книги из ГПНТБ / Аксютин Л.Р. Контроль остойчивости морского судна
.pdfЛ. Р. АКСЮТИН
... остойчивости лѴ:
МОРСКОГО
ж ;# ф ѵ ?£?W д н А - . г
jfcV ■'.../ ' ‘ . J'" ■''■ . рѴІ
/.„v •J'.Ji' .•«
МОСКВА 1974 , ;
ч
• 1 Г*, —iVrt : \.VVÜ^1 >■ % -
' ■/ |
' ' ,Ч'ГСМV |
::; Г-;ГЛ'^.А
Библиотечка судоводителя морского флота
Л. Р. АКСЮТИН
КОНТРОЛЬ
остойчивости
МОРСКОГО
СУДНА
ИЗДАНИЕ ВТОРОЕ, ИСПРАВЛЕННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ
МОСКВА «ТРАНСПОРТ» 1974
УДК 629.123.05 |
|
Контроль остойчивости морского судна. А к с ю т и н |
Л. Р. |
М., «Транспорт», 1974, стр. 1—112. |
без |
Книга посвящена одному из основных вопросов |
опасности мореплавания — контролю и обеспечению остойчи вости морских судов. В ней рассмотрены общие случаи изме нения остойчивости судна в эксплуатационных условиях п современные средства оценки этих изменении.
Большое внимание уделено применению новых отечествен ных и иностранных приборов контроля остойчивости. Широко используется анализ аварий, связанных с потерей остойчивости транспортными и промысловыми судами. Даются практические рекомендации по предотвращению таких аварий при перевоз ках некоторых грузов.
Второе издание значительно расширено и дополнено ма териалами исследований последних лет.
Книга рассчитана на плавсостав морских транспорт ных и промысловых судов. Она может быть использована уча щимися морских учебных заведений и специалистами, рабо тающими над созданием новых методов и средств контроля остойчивости.
Рис. 31, табл. 21.
А
©Издательство «ТРАНСПОРТ», 1974 г. с изменениями и допол нениями.
Пр е д и с л о в и е
Потеря остойчивости — наиболее тяжелый вид аварии морского судна. Обычно она приводит к гибели не толь ко судна и груза, но и экипажа. Существует ошибочное мнение, что опрокидывание судна может произойти толь ко при особо тяжелых гидрометеорологических условиях. Это неверно. Статистика аварий показывает, что потеря остойчивости возможна не только при штормах, но и при совершенно благоприятной погоде, даже при стоянке у причала. Опрокидываются суда, благополучно пла вавшие десятки лет и . не раз бывавшие в жестоких штормах.
Одним из решающих факторов в деле обеспечения безопасности плавания и предотвращения подобных ава рий является технически грамотная эксплуатация судна. Иллюстрацией этого утверждения служат цифры, приве денные Миллером, исследовавшим причины опрокиды ваний промысловых судов. По его сведениям, только 7% аварий произошло из-за стихийных бедствий, 37% судов погибло по вине команды и 56% ■—от совместного действия этих причин.
Типичными нарушениями правил эксплуатации яв ляются: перегрузка судна, которая часто делается за счет осушения днищевых балластных танков и уменьше ния запасов воды и топлива, водопроницаемость корпуса, плохая штивка груза, штормование без учета конструк тивных особенностей судна и элементов волнения и т. и. Особенно часто опрокидываются суда малого и среднего тоннажа. Однако были случаи гибели по этой причине и крупнотоннажных судов.
Нарушения правил эксплуатации и хорошей морской практики обычно происходят из-за незнания экипажем действительной остойчивости своего судна. Отсутствие систематического контроля за остойчивостью часто ста вит судно под реальную угрозу опрокидывания. Пример такой аварии — гибель теплохода «Ашхабад» в июле 1957 г. в Каспийском море. Ветер в районе гибели не пре вышал 7—8 баллов, т. е. условия плавания не были слиш ком тяжелыми. Произведенное расследование установи ло, что судно вышло в море при таком состоянии нагруз ки, которое совершенно не удовлетворяло нормам остой чивости. Груза на борту было не более 12 т, топлива только на переход, в цистернах двойного дна отсутство вал жидкий балласт. Даже простой расчет привел бы к выводу, что «Ашхабад» находится в немореходном со стоянии. Однако, очевидно, никаких расчетов остойчиво сти не делалось, и капитан не имел представления о дей ствительной остойчивости своего судна.
Еще более показательной является авария моторной шхуны в 1964 г. Шхуна вместимостью 246 рег. т вышла в море. Трюмы были пустые, а на палубе находилось 31,5 г соли. Сразу после отхода от причала судно полу чило креп на левый борт до 10° из-за несимметричного расположения палубного груза. Крен пытались устра нить перекачкой топлива, однако это вызвало крен 15° на правый борт. После повторения перекачки появился крен 15° снова на левый борт, который продолжал воз: растать. В результате через 1 ч 50 мин после выхода в море, в 20 милях от порта, при іштилевой погоде, шхуна перевернулась.
Авария произошла вследствие нарушения правил хо рошей морской практики и полного отсутствия контроля остойчивости судна.
Отсутствие контроля неоднократно приводило к поте ре остойчивости даже у причалов. Особенно часто это происходило при перевозках леса. Подобная авария про изошла в 1961 г. с западногерманским судном «Ругард» во время грузовых операций в порту Бремен. Судно оста лось на плаву с большим креном, но потеряло часть па лубного груза. Расчет показал, что максимальное плечо диаграммы статической остойчивости составляло всего 0,1 м, а закат диаграммы наступал при крене 10°. По Нормам Регистра СССР наименьшие допустимые зна
4
чения этих величин составляют 0,20 м и 60° соответст венно.
Цель настоящей книги — изложить существующие в настоящее время возможности контроля остойчивости транспортного судна в обычных эксплуатационных усло виях. При этом описываются только те способы, которые доступны штурманскому составу. Из работы исключены теоретические выводы и доказательства. При желании читатель их сможет отыскать в литературе, перечень ко торой приведен в конце книги.
В книге использованы новые обозначения, введенные Регистром СССР с 1971 г.
Г л а в а I. ОСТОЙЧИВОСТЬ СУДНА
§ 1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ ОБ ОСТОЙЧИВОСТИ
Остойчивостью называется способность судна, выве денного из положения равновесия под воздействием внешних сил, снова к нему возвращаться по прекращении этого воздействия. В зависимости от характера внешних сил остойчивость делят на статическую и динамическую. Областью статической остойчивости являются случаи постепенного наклонения судна, когда силами инерции и сопротивления воды можно пренебречь. К области дина мической остойчивости относятся быстрые наклонения судна, когда необходимо учитывать действие сил инер ции и сопротивления воды.
Существуют понятия «остойчивость при малых на клонениях судна» (начальная остойчивость) и «остойчи вость при больших наклонениях». Законы начальной остойчивости сохраняют справедливость только до опре деленного угла крена. Величина этого угла зависит от типа судна и состояния его нагрузки. Так, у судов с ма лой начальной остойчивостью (пассажирские суда и ле совозы) предельный угол крена составляет 8—10°, у тан керов и сухогрузных судов с большой начальной остой чивостью — 25—30°.
Важнейшими факторами, влияющими на остойчи вость, являются расположение центра тяжести и центра величины судна. Центр тяжести судна постоянно сохра няет свое положение при данном расположении грузов и не зависит от угла крена. Он может сместиться только при изменении нагрузки судна после грузовых операций, приема или расхода судовых запасов, смещения грузов от качки, обледенения и т. п. Центр величины является
6
центром тяжести погруженного объема судового корпуса. В этой точке приложена равнодействующая выталкиваю щих сил водной среды. При крене изменяется форма по груженной части корпуса и, следовательно, центр вели чины перемещается.
Рассмотрим рис. 1, на котором изображены величины, используемые в расчетах остойчивости. Центр тяжести судна находится в точке, обозначенной ЦТ. Здесь прило жена равнодейст вующая веса судна или весового водоиз мещения Д. Эта си ла всегда направле на по вертикали вниз. В точке А на ходится центр вели чины в прямом поло жении судна. При крене он перемеща ется в точку ЦВ.
Здесь приложена те перь равнодействую щая выталкивающих сил воды уѴ, равная произведению объ емного веса воды у
на объем погруженной части корпуса V и направленная всегда по вертикали вверх. Если судно находится на плаву, Д= уК.
Как видно из рисунка, пара сил Д и уѴ направлена так, что стремится вернуть судно в прямое положение. Кратчайшее расстояние между направлением действия сил Д и уК называют плечом восстанавливающего мо мента, или плечом статической остойчивости. Величина восстанавливающего момента
М В = М . |
( 1) |
Центр кривизны линии, по которой перемещается ЦВ при крене судна, называется метацентром. На рисунке он обозначен МЦ. Взаиморасположение центра тяжести, центра величины и метацентра характеризуется следую щими расстояниями: zc— возвышение ЦВ; zg— возвыше ние ЦТ; zm— возвышение МЦ; г— начальный метацент
7
рический радиус, или расстояние между МЦ и ЦВ; а — возвышение ЦТ над ЦВ; h — метацентрическая высота, или возвышение МЦ над ЦТ. Эти величины связаны меж ду собой следующими соотношениями:
h = zm — zg = r + ze — ze = r — a. |
(2) |
Из рис. 1 очевидно, что судно будет остойчиво и смо жет вернуться в прямое положение, если восстанавливаю щий момент больше кренящего, а ЦВ находится между линией действия Д и наклоненным бортом. В противном случае судно опрокинется.
При небольших углах крена метацентрический ра диус г остается постоянным, и поэтому для плеча восста навливающего момента может быть применено выра жение
I — Л sin Ѳ , |
(3) |
где Ѳ — угол крена. |
|
Тогда |
|
Ма= Д/г si п Ѳ . |
(4) |
Произведение Д/г называется коэффициентом |
остой |
чивости. |
|
Равенство (4) известно под названием метацентриче ской формулы остойчивости. Ею можно пользоваться для решения практических вопросов при углах крена судна не более 12°.
■Таким образом, величинами, которые при данном водоизмещении позволяют судить о значении восстанав ливающего момента, т. е. об остойчивости судна, явля ются метацентрическая высота и плечо статической остойчивости.
При больших углах крена, вследствие изменения фор мы погруженной части корпуса, перемещение ЦВ проис ходит по кривой, не являющейся дугой окружности, с ра диусом г. Иногда этот радиус обозначается буквой р.
4 2 КРИВЫЕ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ЧЕРТЕЖА
Сведения о величинах,, необходимых для расчета остойчивости, можно получить при помощи кривых Эле ментов теоретического чертежа. Иногда эти' кривые на зывают гидравлическими/
8