книги из ГПНТБ / Аксютин Л.Р. Контроль остойчивости морского судна
.pdfПри ее отсутствии указания по приему и расходованию жидких грузов приводятся в Информации об остойчиво сти.
Т а б л и ц а 11
Название топлива Y. т/лС' Название топлива ч, т / м 1
Бензин ......................... |
0,71—0,76 |
Керосин . ................... |
0,78—0,88 |
Дизельное топливо |
0,86—0,88 |
Соляровое масло . |
. 0,88—0,90 |
(Моторное топливо . |
. 0,86—0,90 |
М а з у т ........................ |
0,89—0,92 |
Таблица 12
Форма свободной поверхности (вид сверху)
Г~
Ыі
1,0 |
0,0833 |
0,0833 |
0,9 |
0 0716 |
0,0730) |
0,8 |
0,0615 |
0,07,16 |
0,7 |
0,0527 |
0,0678 |
0,6 |
0,0453 |
0,0652 |
0,5 |
0,0390 |
0,0636 |
0,4 |
0,0338 |
0,0623, |
0,3 |
0,0295 |
0,0605 |
0,2 |
0,0060 |
0,0559 |
0,1 |
0,0232 |
0 0465 |
0,0 |
0,0208 |
0,0278 |
Диаграмму статической остойчивости на влияние сво бодных поверхностей можно исправлять следующим об разом. Для цистерн, в которых есть свободные поверх ности, определяют безразмерные коэффициенты /ѳ при различных значениях Ѳ из табл. 13 по отношению шири ны цистерны Ьтк ее длине ат.
39
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
il3 |
|
|
|
|
|
&т |
|
|
|
|
ѳ |
|
|
|
ат |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
10 |
5 |
2 |
1 |
0,5 |
0,2 |
0,1 |
10 |
0,122 |
0,110 |
0.074 |
0,030 |
0,014 |
0,007 |
0,002 |
0 |
20 |
0,120 |
0,118 |
0,108 |
0,062 |
0,030 |
0,016 |
0,006 |
0,002 |
30 |
0,111 |
0,113 |
0,114 |
0,094 |
0,049 |
0,024 |
0,010 |
0,005 |
40 |
0,100 |
0,102 |
0,106 |
0,108 |
0,072 |
0,036 |
0,016 |
0,007 |
50 |
0,086 |
0,089 |
0,097 |
0,110 |
0,104 |
0,054 |
0,022 |
0,010 |
60 |
0,069 |
0,072 |
0,082 |
0,105 |
0,121 |
0,090 |
0,038 |
0,018 |
70 |
0,049 |
0,054 |
0,066 |
0,094 |
0,130 |
0,156 |
0,074 |
0,038 |
80 |
0,029 |
0,034 |
0,046 |
0,080 |
0,130 |
— |
— |
0,142 |
90 |
0,006 |
0,012 |
0,026 |
0,062 |
0,121 |
— |
|
|
Затем находят для каждой цистерны значение SM по формуле (17) и суммарный момент по всем цистернам для данного угла крена ЕбМѳ . После этого плечи ис правленной диаграммы статической остойчивости нахо дят по формуле
1 - 1 ' |
(35) |
""ÄT’ |
|
где I' — плечо диаграммы без учета свободных |
поверх |
ностей, м. |
|
Поправку 81 для плеч диаграммы статической остой |
|
чивости можно получить из выражения |
|
Ы — oh sin Ѳ, |
(36) |
где 8h — поправка метацентрической высоты, вычислен ная по формуле (34).
Следует иметь в виду, что пользование формулой (36) дает хорошую точность только для цистерн с отношением ширины к высоте, примерно равным двум. По этой фор муле поправки для высоких цистерн получаются зани женные по сравнению с фактическими, а для плоских цистерн двойного дна — завышенные.
40
Как видно из формулы (34), изменение метадентри- • ческой высоты происходит особенно быстро с увеличе нием ширины отсека. В морской практике бывают слу чаи, когда приходится балластировать судно, принимая забортную іводу в сухогрузные трюмы. Если это делается в кормовых трюмах, не следует принимать воду выше тоннеля гребного вала, который будет выполнять роль продольной переборки.
Часто для повышения остойчивости принимают во время шторма забортную воду в балластные танки. При нятию такого решения должен предшествовать обяза тельно расчет, так как в первое время после начала приема балла стной воды уменьше ние к от появившихся свободных поверхно стей в ранее пустых танках может оказать ся большим, чем уве
личение h от приема груза в нижнюю часть корпуса судна. В ре зультате характеристи ки остойчивости не только ле улучшатся, а наоборот, ухудшатся.
Характер изменения остойчивости при приеме жидко го груза изображен на рис. 20. По оси ординат отложены значения коэффициента остойчивости Ah, а по оси абсцисс — величина т, определяющая степень заполнения отсека.
Значение т равно отношению возвышения t над килем уровня свободной поверхности в заполняемом от секе к осадке судна, т. е.
_ J_
— d
Если т < 1 , уровень жидкости в отсеке ниже уровня забортной воды. Именно так бывает при заполнении бал ластных днищевых танков. Как видно из рисунка, в этом случае падение остойчивости происходит особенно резко. На рисунке изображены две кривые изменения коэффи-
41
D
циента остойчивости в зависимости от отношения — d
относительной длины К заполняемого отсека, т. е.
.где а — длина заполняемого отсека.
Чем длиннее отсек и чем шире судно, тем сильнее происходит падение Д/г в первый момент заполнения.
При неблагоприятном сочетании Хи — значение Д/г мо- d
жет стать даже отрицательным. Поэтому принимать бал ласт следует не во все танки сразу, а поочередно, чтобы избежать одновременного появления свободных поверх ностей в нескольких отсеках. Примером неумелого при ема жидкого балласта, которым пытались улучшить остойчивость судна, является авария теплохода «Боль шевик Каспия» в 1955 г.
-«Большевик Каспия» вышел в рейс Баку—Красноводск с-грузом 400 т селитры. После отхода судна появился крен от 3 до 3° попе ременно на оба борта. Крен выравнивали заполнением водой междудонных танков, которые, однако, не запрессовывались. В продолже ние нескольких часов плавание проходило без происшествий. Затем судно неожиданно накренилось на левый борт на 20°. При попытке ■выровнять крен приемом воды в танк правого борта образовался крен 10° на правый борт. После приема воды в танк левого борта появился крен 39° на левый борт, затем крен увеличился, и судно -опрокинулось. Ветер в момент аварии был 4—5 баллов, волнение — ■3 балла. Причина аварии — недостаточная начальная остойчивость судна, ухудшенная наличием свободных поверхностей в танках. По явлению свободных поверхностей способствовали неправильные дей ствия экипажа судна.
Основные правила безопасного приема балласта при штормовом плавании следующие:
нельзя начинать балластировку, не произведя расче та остойчивости и влияния на нее принимаемого бал
ласта; если в танках, кроме расходных, уже есть свободные
поверхности, то по возможности эти танки следует за прессовать еще до начала балластировки;
принимать балласт одновременно только в один танк или в одну пару танков, если прием в один вызовет за
метный крен; начинать нужно с заполнения танка, свободная по
верхность в котором даст наименьшую поправку к мета центрической высоте. Обычно такими танками являются
4 2
концевые танки. Они не парные, расположены в диамет ральной плоскости и имеют в плане форму трапеции или треугольника;
прямоугольные танки в средней части корпуса за полняются, как правило, последними;
прием балласта нужно вести с максимальной быстро той, полностью используя производительность насосов;
начав принимать балласт в какой-либо танк, ни в коем случае не прекращать этой операции до полной его за прессовки. Только убедившись, что танк заполнен, мож но переходить к заполнению следующего.
§ 12. ЗАТОПЛЕНИЕ СУДОВЫХ ПОМЕЩЕНИИ
Возможны три вида затопления судовых помещений.
1.Объем отсека затоплен полностью, свободных по верхностей нет. Примером такого затопления может слу жить случай, когда произошло полное затопление поме щения через пробоину, впоследствии закрытую пласты рем. Такое затопление аналогично приему на судно твер дого груза, и его влияние на остойчивость можно рассчи тать по формулам, приведенным в § 7.
2.Объем отсека затоплен частично, существует сво бодная поверхность, но сообщения с забортной водой нет. Такой случай также возможен после заделки пробои ны, затопления трюма через вскрытые люки или скопле
ния воды в помещениях во время тушения пожара. В этом случае влияние затопления аналогично действию жидкого груза. Изменение остойчивости при этом проис ходит не только вследствие появления свободных по верхностей, влияние которых рассмотрено в § 11. Одно временно судно приняло дополнительный груз воды, и его водоизмещение стало иным, поэтому изменение мета центрической высоты можно определить по формуле
где р — вес влившейся воды, т; А — водоизмещение судна до затопления отсека, г;
d — осадка до затопления отсека, м;
Ы — изменение осадки |
в результате затопления, м; |
h0— метацентрическая |
высота до затопления от |
сека, м; |
|
z p— возвышение ЦТ влившейся воды над килем, м;
Y — объемный вес влившейся воды (см. табл. 10),
г/,и3;
k — коэффициент из табл. 12;
а — длина затопленного отсека, м; Ъ— ширина затопленного отсека, м.
Вес влившейся воды можно получить несколькими путями. Во-первых, по аварийной осадке можно с кривых теоретического чертежа снять новое водоизмещение Ді. Тогда р = Ді—Д. Во-вторых, можно определить вес воды исходя из затопленного объема. При этом следует иметь в виду, что затопленный объем практически редко соот ветствует объему влившейся воды, так как всегда в по мещениях есть какие-то предметы, оборудование, груз и т. п. Поэтому нужно учитывать коэффициент проницае мости судовых помещений и трюмов, заполненных гру зом. Коэффициентом проницаемости называется отно шение объема воды, которая может влиться в помеще ние, к полному объему этого помещения:
Где р.—коэффициент проницаемости; Кп — объем помещения, мг\
Ѵр— находящийся в затопленном отсеке суммарный объем груза, оборудования и т. п., в который не может проникнуть вода, мг.
Можно воспользоваться следующими значениями ко эффициентов проницаемости:
Помещения, |
занятые механизмами, электростанциями . |
0,85 |
||
Жилые помещения и кладовые запаса . |
0,95 |
|||
Пустые цистерны, порожние нерефрижераторные трюмы- |
0,98 |
|||
кладовые |
............................................................. |
|
........ |
|
Порожние рефрижераторные трюмы.................................. |
0,93 |
|||
Автомобили |
без упаковки |
.................................................... |
0,95 |
|
Агломераты |
железных |
р у д ................................................... |
|
0,19—0,23 |
Апатиты...................................................................................... |
|
|
|
0,18 |
Бокситы ............................................................................. |
|
|
|
0,26 |
Б о ч к и ...................................................................................... |
|
|
|
0,37—0,52 |
Бумага в рулонах.................................................................... |
|
|
0,23 |
|
Д ж у т ...................................................................................... |
|
. |
.................................................... |
0,45-0,69 |
Катанка в бухтах . |
0,85 |
|||
Каучук в к и п а х .................................................................... |
|
|
0,09 |
|
Консервы в я щ и к а х |
............................................................ |
|
0,30 |
|
Л е с |
|
|
|
0,35 |
|
|
|
0,16 |
|
Марганцевая р у д а |
............................................................ |
|
||
Масло в я щ и к а х .................................................................... |
|
|
0,20 |
|
Мука в м е ш к а х .................................................................... |
|
|
0,29 |
|
44
Пробка в к и п а х ........................................................................... |
0,24 |
||
Рис в |
м е ш к а х ........................................................................... |
0,43 |
|
Сельскохозяйственные о р у д и я ............................................ |
0,82—0,£!1 |
||
Табак |
в |
к и п а х ...................................................................... |
0,4*4і—0,54 |
Сталь |
л и с т о в а я ..................................................................... |
0,68—0,74! |
|
Сталь |
п р у тко вая ........................................................................... |
0,56 |
|
Стальные |
т р у б ы ...................................................................... |
0,95—0,99 |
|
Х л о п о к |
.......................................................................................металл вчуш ках |
0,15—0,1© |
|
Цветной |
0,42—0,60 |
||
Целлюлоза в к и п а х .................................................................. |
0,37 |
||
Цемент в мешках........................................................................... |
0,41 |
||
Чай в |
я щ и к а х ........................................................................... |
0,81 |
|
Чугун |
в ч у ш к а х ........................................................................... |
0,71 |
|
Для получения объема влившейся воды следует умно жить объем, занимаемый грузом, на коэффициент про ницаемости. При этом нужно помнить, что приведенные выше значения р, относятся только к той части трюма, которая занята данным грузом. Если трюм заполнен неполностью, подпалубные пустоты нужно учитывать от дельно.
Крупная авария от потери остойчивости в результате затопления судовых помещений произошла в феврале 1942 г. в Ныо-РІоркском порту на турбоэлектроходе «Лафайет» (бывшая «Нормандия»), За несколько дней до окончания ремонта на судне в верхних надстройках вспыхнул пожар. «Лафайет» горел около суток. Приме нявшаяся пожарными вода в большом количестве ско пилась в верхней части судна, в результате чего появился угрожающий крен, который постепенно увеличивался. Через несколько часов судно окончательно потеряло остойчивость и, опрокинувшись на левый борт с креном ■80°, легло на причал.
3.Отсек имеет свободную поверхность и сообщается
сзабортной водой. Примером служит трюм, затопление которого произошло через пробоину и уже закончилось, т. е. уровень воды в помещении стал равен уровню за бортной воды, или, иными словами, осадке судна. Рас чет остойчивости в таком случае усложняется. Для отно сительно небольших отсеков изменение метацентрической высоты определяется по формуле
oh — ozc Ьг — — (d + — — zB —
с |
д 1 |
2 |
р |
где ix — момент инерции |
площади |
затопленного |
отсе |
|
ка, мл\ определяется по формуле іх= кІЬг\ значе |
||||
ния входящих в нее величин |
аналогичны |
фор |
||
муле (34); |
между |
центром |
площади затоплен |
|
ys— расстояние |
||||
ного отсека |
и диаметральной плоскостью |
суд |
||
на, лі; |
|
|
|
|
s — площадь затопленного отсека, ж2; |
|
|||||
5 — площадь ватерлинии, м2 |
(находится по формуле |
|||||
S = aLB; коэффициент полноты |
ватерлинии |
а |
||||
можно получить с кривых элементов теоретиче |
||||||
ского чертежа). |
|
а |
|
|
|
|
Влияние относительной длины |
затопленного |
от |
||||
1 |
||||||
сека третьего типа и отношения |
В_ |
на изменение коэф |
||||
|
d |
|
|
на рис. 21, |
где- |
|
фициента остойчивости Ah изображены |
||||||
горизонтальной пунктирной линией изображено первона чальное значение Д/г. Как видно из рисунка, остойчи вость узкого судна при затоплении длинного отсека, со общающегося с забортной водой, может даже возрасти. При коротком отсеке она практически не изменяется. У широкого судна значение остойчивости при затоплении короткого отсека падает сильнее, чем при затоплении бо лее длинного.
Потеря остойчивости при затоплении отсека, сооб щающегося с забортной водой,— частое явление при столкновении судов, торпедировании их и т. п. Крупней шей аварией такого ро да, произошедшей в 1956 г., является столк новение вблизи НьюЙорка итальянскогопассажирского лайнера«Андреа Дориа» со шведским судном «Стокгольм». В резуль тате пробоины в борту у итальянского судна оказались затопленны
ми многие помещения ниже ватерлинии, и судно опроки нулось.
На рис. 22 изображено опрокинувшееся у причала
О
в Пирее пассажирское судно «Агамемнон». Судно после ремонта принимало бункер. Танки были пустые, лацпорты открыты, в корпусе в районе ватерлинии было отвер стие. Во время приема балласта «Агамемнон» накренил ся, вода стала проникать внутрь корпуса через незакры тые отверстия, и судно опрокинулось.
Рис. 22
Наибольшую опасность представляет затопление от секов второго и третьего видов. Опасность эта тем боль ше, чем выше над килем расположен затопленный отсек. Нужно стремиться всеми мерами ограничить распростра нение воды по судовым помещениям, а если затопленные помещения находятся на верхних палубах,—спустить воду вниз.
§ 13. ПОСАДКА НА МЕЛЬ
Вследствие посадки судна на мель изменяются его осадка, крен, дифферент, а также остойчивость. Верти кальная реакция грунта по своему действию аналогична снятию с судна груза R с возвышением его ЦТ над килем
47
Zu—0. Изменение метацентрической высоты бh поэтому может быть получено подстановкой в формулу (20) зна чений р ——R и 2р=0.
Тогда получим:
<39>
где
R — 100<7 od. |
(40) |
Таким образом, из формулы (39) видно, что при по садке судна на мель его остойчивость всегда уменьшает ся. Если судно имеет значительную килеватость, пользо вание формулой (39) может привести к большим ошиб кам, так как, полагая zp= 0, пренебрегают возможностью существенного расстояния по высоте между местом каса ния грунта и основной плоскостью.
Уточнить б/г можно только после определения коор динат точки касания грунта. Сделать это можно по фор мулам:
|
Хл_100/пф_ |
|
(41) |
|
R |
|
|
У я = . (-д + 3 )Лд t g 0 , |
|
(4 2 ) |
|
|
А |
|
|
где XR— отстояние точки касания от миделя, м; |
|
||
ф — дифферент, м; |
судно на 1 |
см„ |
|
т — момент, дифферентирующий |
|||
т/см; |
точки касания от |
диаметральной |
|
Уд — отстояние |
|||
плоскости, |
м; |
|
оп |
h\ — новое значение метацентрической высоты, |
|||
ределенное как h\=h—б/г; величина бh найдена из формулы (39);
Ѳ — угол крена.
Можно m снять с кривых теоретического чертежа. Если такой кривой на чертеже нет, но есть грузовая шка ла, то с меньшей точностью значение m можно найти из выражения
7 , 2 —^ - . |
(43), |
48