Námořní architektura (námořní inženýrství), spolu s automobilovým inženýrstvím a leteckým inženýrstvím, je inženýrským odvětvím disciplíny - dopravní inženýrství , ve vztahu k procesu navrhování , stavby , údržby a provozu námořních plavidel a konstrukcí.[ co? ] .
Předběžný návrh plavidla, jeho podrobný návrh, konstrukce, námořní zkoušky, provoz, údržba a opravy jsou hlavními činnostmi; výpočty konstrukce lodí jsou také vyžadovány pro upravené lodě přestavbou, přestavbou, modernizací nebo opravou.
Námořní architektura také zahrnuje vývoj bezpečnostních pravidel a pravidel kontroly škod, stejně jako schvalování a certifikaci návrhů lodí pro soulad s právními i nestatutárními požadavky [1] .
Námořní inženýrství využívá základní i aplikovaný výzkum, návrh, vývoj, hodnocení návrhu, klasifikaci a výpočty ve všech fázích životního cyklu námořního plavidla. K tomu zahrnuje prvky strojírenství , elektrotechniky , elektroniky , softwaru a bezpečnostního inženýrství .
Plavidlo - dopravní prostředek jakéhokoli typu provozovaný v mořském prostředí, zahrnuje křídlová letadla , vznášedla , ponorky , hydroplány , plavidla a pevné nebo plovoucí plošiny [2] [3] .
Hydrostatika je studium a stanovení podmínek, kterým je loď vystavena v klidu ve vodě, a její schopnosti zůstat na hladině. To zahrnuje výpočet vztlaku , nepotopitelnosti a dalších hydrostatických vlastností, jako je trim (úhel náklonu lodi) a stabilita (schopnost lodi znovu získat svou vertikální polohu poté, co byla nakloněna větrem, mořem nebo nákladem [4] .
Hydrodynamika je studium pohybu plavidla při působení vnějších sil a momentů, které na něj působí. Zabývá se také studiem vlivu proudění vody kolem trupu lodi, přídě a zádi a kolem objektů, jako jsou listy vrtule , kormidelní listy nebo tunely trysek . Tímto způsobem je výpočet tahu lodi spojen s hydrodynamikou a v souladu s tím výpočet potřebného motoru pro pohyb lodi pomocí lodních šroubů (šrouby, trysky, vodní trysky , plachty ) a výpočet ovladatelnosti (manévrování), který zahrnuje kontrolu a udržování polohy a směru lodi [4] .
Konstrukční návrh zahrnuje výběr materiálu konstrukce, strukturální analýzu celkové a místní pevnosti lodi, vibrace konstrukčních prvků a konstrukční charakteristiky lodi při pohybu na moři. V závislosti na typu nádoby bude struktura a design záviset na tom, jaký materiál použít, a také na množství. Některé lodě jsou vyrobeny ze skelného vlákna, ale velká většina je vyrobena z oceli , možná s nějakým hliníkem v nástavbě [5] . Celá konstrukce lodi je navržena s obdélníkovými panely, skládající se z ocelového oplechování, založené na 4 hranách. Přestože je konstrukce lodi dostatečně pevná, hlavní silou, kterou musí překonat, je vybočení, které namáhá její trup. Hlavními podélnými prvky jsou paluba, opláštění plechů a vnitřní dno, konstrukčně provedené ve formě příhrad s přídavnými podélnými ( vazníky ) a příčnými ( rámy a nosníky ) výztuhami .
Dispoziční schémata zahrnují koncepční návrh, rozmístění místností, ergonomii , dispoziční řešení a přístup, které rovněž ovlivňují požární ochranu a kapacitu .
Konstrukce nádoby závisí na použitém materiálu. Při použití oceli nebo hliníku se používá svařování plechů a profilů po válcování , značení, řezání a ohýbání podle konstrukčního výkresu nebo modelu s následnou montáží. Lepení se používá pro jiné materiály, jako je sklolaminát a sklolaminát. Konstrukční proces je pečlivě zvažován s ohledem na všechny faktory, jako je bezpečnost, pevnost konstrukce, hydrodynamika a uspořádání plavidla. Každý uvažovaný faktor poskytuje nový výběr materiálů a také volbu pro účel nádoby. Při hodnocení pevnosti konstrukce se analyzují srážky lodí a zvažují se, jak se v takových případech mění konstrukce lodě. Vlastnosti materiálů jsou proto pečlivě zvažovány, protože aplikovaný materiál na kolidujících lodích má elastické vlastnosti. Energie absorbovaná kolidující lodí je pak vychýlena opačným směrem, což způsobí jev odrazu, který zabrání nebo sníží další poškození [6] .
Tradičně byla námořní architektura spíše řemeslem než vědou . Vhodnost obrysů cévy byla hodnocena pomocí polomodelu cévy. Nepravidelné tvary nebo náhlé přechody byly odsouzeny jako chyby. To zahrnovalo lanoví , rozložení paluby a dokonce i montáže. Používané subjektivní popisy jako „nemotorný“, „plný“ a „ladný“ namísto přesnějších výrazů používaných dnes. Plavidlo bylo a stále je popisováno jako "krásného" tvaru. Pojem „krásný“ má znamenat nejen plynulý přechod od přídě k zádi, ale také tvar, který je „správný“. Určení toho, co je v konkrétní situaci „správné“, při absenci definitivní podpůrné analýzy není v námořní architektuře dodnes vyřešeno. Moderní levné digitální počítače a specializovaný software v kombinaci s rozsáhlým výzkumem testovacích tanků umožňují námořním architektům přesněji předpovídat výkon námořního vozidla. Tyto nástroje se používají k výpočtu statické stability (nepoškozené i poškozené), dynamické stability, odporu, výkonu, vývoje trupu, strukturální analýzy a analýzy nárazu [ 7] . Data jsou pravidelně zveřejňována na mezinárodních konferencích pořádaných Společností námořních architektů a námořních inženýrů (SNAME ) a dalšími organizacemi . Výpočetní dynamika tekutin se používá k předpovědi odezvy plovoucího tělesa v náhodném stavu moře.
Kvůli složitosti práce v mořském prostředí je námořní architektura společným úsilím mezi skupinami technicky kvalifikovaných profesionálů, kteří jsou odborníky v určitých oblastech, často koordinovaných vedoucím námořním architektem [8] . Tato inherentní složitost také znamená, že dostupné analytické nástroje jsou mnohem méně vyvinuté než nástroje pro navrhování letadel, automobilů a dokonce i kosmických lodí. Je to způsobeno především nedostatečným množstvím environmentálních dat, která vyžadují námořní loď, a složitostí výpočtu interakce vln a větru na konstrukci navrženého objektu.
Námořní architektura v Rusku se začala rozvíjet od dob Petra I. se začátkem výstavby ruské flotily. Slavní ruští a sovětští architekti vytvořili několik důležitých teorií týkajících se designu a konstrukce lodí, jakož i jedinečných (prvních svého druhu) typů samotných lodí:
| Alexej Nikolajevič Krylov |
Autor klasických prací o teorii kmitání lodí ve vlnách, o konstrukční mechanice lodi, o teorii kmitání lodí a jejich nepotopitelnosti , o teorii gyroskopů , vnější balistice, matematické analýze a mechanice v aplikaci na stavbu lodí | ||
| Štěpán Osipovič Makarov |
Vedoucí komise pro vývoj a konstrukci prvního ledoborce arktické třídy „ Ermak “ na světě | ledoborec "Ermak" | |
| Michail Petrovič Nalyotov |
Inženýr-vynálezce, tvůrce první podmořské minové vrstvy na světě - ponorky " Crab " | Minelayer "Krab" | |
| Ivan Grigorjevič Bubnov |
Lodní inženýr, matematik a mechanik, vývojář projektu první ruské ponorky se spalovacími motory - " Dolphin" | ponorka "delfín" | |
| Vladimír Ivanovič Jurkevič |
Ruský a americký loďařský inženýr vyvinul projekt velkého osobního zaoceánského parníku pro transatlantické trasy, který navrhl originální profil trupu lodi, který měl jakési „žárovkové“ obrysy „ Normandie “ | Parník "Normandie" | |
| Igor Dmitrijevič Spasskij |
Generální konstruktér jaderných ponorek, přední vývojář všech ponorek Rubin Design Bureau | Třída APRKSN Antey |