книги из ГПНТБ / Аксютин Л.Р. Контроль остойчивости морского судна

Если нет и грузовой шкалы, можно воспользоваться еще более приближенными формулами:

т^О ,00043тВ Е 2;	(44)
/fiÄ - Д .	(45)
70

Если на судне нет грузовой шкалы, возникает труд­ ность с применением формулы (40), так как нельзя най­ ти q. В таком случае следует найти приближенное зна-. чение q по формуле

q ^ 0,008уLB.

(46)

Определив XR и Уд, по имеющимся на судне чертежам уточняют расстояние по вертикали между местом каса­ ния грунта и килем судна. После этого повторяют вычис­ ления 8/г по формуле (20), где полагают p = R, а zp заме­ няют на 2Л. Из формулы (39) следует, что улучшить остойчивость судна, севшего на мель, можно, уменьшив давление на грунт, т. е. переместив груз в ту часть судна, которая относительно его ЦТ противоположна точке ка­ сания грунта.

§ 14. ОСТОЙЧИВОСТЬ ПРИ ДВИЖЕНИИ НА ПОПУТНОМ ВОЛНЕНИИ

Когда судно находится на взволнованной поверхно­ сти моря, происходит изменение формы погруженной ча­ сти корпуса при неизменном водоизмещении. Большин­ ство судов имеет килеватость в носовой и кормовой ча­ стях и относительную прямостенность в районе миделя. При изменении на волнении высоты надводного борта в различных частях корпуса по его длине происходит из­ менение площади действующей ватерлинии. Это приво­ дит к изменению момента инерции, который связан с метацентрическим радиусом соотношением

где р — метацентрический радиус, м\ 1Х— момент инерции площади действующей ватер­

линии, міш,

V — объемное водоизмещение судна, м3.

4. Л. Р. Аксют«»

В результате изменения		р изменяется и метацентри­
ческая высота. Установлено,		что в некоторых случаях
уменьшение Іі достигает 40%		первоначального значения.
Влияние положения
судна	относительно
гребня волны на диа­
грамму статической ос­
тойчивости показано на
рис. 23. Пунктиром на­
несена диаграмма ста­
тической остойчивости
одного	из судов на ти­
хой воде, а сплошными
линиями — диаграммы
того же судна при по­		Рис. 23
ложениях относительно
волны,	изображенных схематически под диаграммой.

Из рисунка видно, что при положении судна на подош­ ве волны происходит даже некоторое увеличение остой­ чивости.

Во всех других случаях диаграмма резко снижается, особенно при положении судна на гребне волны. Это на­ иболее опасно для судна.

Изображенные на рис. 23 положения судна на волне могут иметь место как на встречном, так и на попутном волнении. На встречном волнении гребень волны прохо­ дит очень быстро вдоль корпуса, и судно не успевает ре­ агировать на уменьшение остойчивости; на попутном — волны гораздо медленнее перемещаются относительно -судна. Судно может продолжительное время находиться на гребне волны, не меняя своего положения относитель­ но ее. Это произойдет при равенстве скорости бега вол­ ны и скорости судна.

Для того чтобы произошло наибольшее уменьшение площади ватерлинии, а следовательно, метацентрической высоты, длина волны должна быть близка к длине судна. Наиболее неблагоприятным является попутное волнение с длиной волны около 0,8 L судна. В таком случае носо­ вая и кормовая оконечности корпуса оказываются на подошвах двух соседних волн. Такое совпадение длин волн и судна наиболее реально для малых судов длиной менее 100 м.

Кроме уменьшения метацентрической высоты, во вре­

5 0

мя оголения кормовой оконечности происходит ухудше­ ние управляемости и возникает угроза внезапного разво­ рота судна лагом к волне. Поэтому во время шторма сле­ дует обращать внимание на такие элементы волнения,, как длина волн и скорость их бега. Если они совпадают с длиной судна и его скоростью, необходимо избегать следования на попутном волнении. Недопустим также начальный статический крен от несимметричности на­ грузки. Почти незаметный на тихой воде, такой крен на попутной волне может очень быстро возрасти в 2—3 раза и привести к заливанию палубы, незадраенных отвер­ стий, смещению груза и т. п.

Следует уменьшать скорость судна во время поворо­ тов на волнении, так как крен, возникающий при цирку­ ляции, на попутной волне может возрасти до недопусти­ мой величины.

Примером аварии на попутном волнении служит гибель западногерманского судна «Ирен Ольдендорф» в ночь с 30 на 31 декабря 1951 г. в Северном море. Длина судна между перпендикулярами составляла $1,6 м, водоизмещение в момент аварии -467(5 т. Опроки­ дывание произошло при ветре силой 8—9 баллов, развившем волны длиной от 60 до 80 м и высотой 5—7 м. Курсовой угол волнения 135°. Диаграмма статической остойчивости «Ирен Ольдендорф», построен­ ная для условий нахождения на волне указанных выше характери­ стик, подтвердила неспособность судна выдержать в этих условиях приложенные к нему кренящие моменты.

Другое западногерманское судно опрокинулось при следовании на чисто попутном волнении (курсовой угол 180°). Высота волн до­ стигала 8 м. У судна возник крен до 30°, оно потеряло управление и было затем развернуто лагом к волне, после чего внутренние поме­ щения залило водой.

Длина судна составляла 55 м, ширина 9,6 м. Диаграмма стати­ ческой остойчивости имела максимальное плечо всего 0,07 м, а угол максимума 10°.

Г л а в а III. СУДОВЫЕ СРЕДСТВА

КОНТРОЛЯ ОСТОЙЧИВОСТИ

§ 15. ИНФОРМАЦИЯ ОБ ОСТОЙЧИВОСТИ РЕГИСТРА СССР

В соответствии с требованиями Норм остойчивости на каждое судно должна выдаваться информация об остойчивости, содержащая все сведения для оценки остойчивости в эксплуатационных условиях.

4-*

5 Г

До последнего времени не существовало единой мето­ дики составления конструкторскими бюро такой инфор­ мации. Поэтому на судах можно встретить различные формы последней. Ниже будет рассмотрена Информация, ■составленная по Методике составления информации об

.остойчивости и посадке судна для капитана, разработан­ ной ЦНИИМФом и изданной в 1963 г. Освоив эту форму, использовать другие типы информации не трудно.

В Информации приводится несколько типовых слу­ чаев нагрузки, для которых конструкторские бюро зара­ нее делают все необходимые расчеты. Конструкторское бюро несет всю ответственность за правильность внесен­ ных в Информацию данных. Действительность Инфор­ мации должна быть подтверждена подписями предста­ вителей конструкторского бюро, завода-строителя (или судовладельца), Инспекции Регистра СССР. Капитан судна, принимая Информацию к руководству и исполне­ нию, должен поставить подпись. При смене на судне капитана Информация передается новому капитану, ко­ торый, расписавшись на ней, должен подтвердить ее принятие.

В начале Информации приведены следующие общие данные о судне: тип и название судна; регистровый но­ мер; порт приписки; место и год постройки; категория по остойчивости; район плавания; дата и название орга­ низации, проводившей кренование, на основании кото­ рого определялся вес порожнем и положение ЦТ; водо­ измещение порожнем; осадки порожнего судна (средняя, носом и кормой); отстояние ЦТ порожнего судна от киля ,и миделя.

Далее указаны нижние пределы основного и дополни­ тельных критериев остойчивости, при которых судно счи­ тается безопасным, т. е. не может опрокинуться; погод­ ный критерий, угол максимума, максимальное плечо и ■угол заката диаграммы статической остойчивости, а так­ же начальная метацентрическая высота с учетом влия­ ния свободных поверхностей жидких грузов. Для сведе­ ния капитану приводятся краткие и конкретные рекомен­ дации и ограничения, разработанные конструкторским бюро.

Расчеты остойчивости при основных случаях нагруз­ ки даются в табличной форме. В зависимости от типа судна варианты расчетов могут быть различными. Для

.62

сухогрузных судов основными случаями загрузки при­ няты следующие:

1)с полным грузом и с полными запасами;

2)с полным грузом и с 10% запасов;

3)без груза и с полными запасами;

4)без груза и с 10% запасов.

Если при эксплуатации судна возможны худшие, в смысле остойчивости, варианты загрузки, то они также принимаются к расчету.

Для пассажирских 'судов количество расчетных ва­ риантов загрузки больше:

1)с полным грузом, полным количеством пассажиров

иполными запасами;

2)с полным грузом, полным количеством пассажиров

и10% запасов;

3)без груза, с полным количеством пассажиров и

полными запасами;

4)без груза, с полным количеством пассажиров и 10% запасов;

5)без груза и пассажиров, с полными запасами;

6)без груза и пассажиров, с 10% запасов;

7)с полным грузом, полным количеством пассажи­

ров и 50% запасов.

Для лесовозов расчетные варианты предусматривают следующие случаи загрузки:

1) с полным грузом леса в трюмах и на палубе и с полными запасами;

2) е полным грузом леса в трюмах и на палубе и с 10% запасов;

3) загрузка в первом варианте, но при наибольшем возможном удельном погрузочном объеме леса;

4)загрузка в третьем варианте, но с 10% запасов;

5)без груза, с полными запасами;

6)без груза, с 10% запасов.

В расчетах вариантов 1 и 2 берется заданный удель­ ный погрузочный объем леса, а если он не обусловлен, то принимается равным 2,32 лг3/г.

Груз в расчетах предполагается однородный, запол­ няющий грузовые трюмы, твиндеки, комингсы и шахты грузовых люков. В Информации также приводятся ука­ зания капитану для расчетов остойчивости в нетиповых

•случаях загрузки. Для этого в Информацию включены две таблицы. В первую таблицу сведены данные для слу­

53

чая, когда судно без груза в грузовых помещениях и на палубе: о водоизмещении, расположении ЦТ от основной плоскости и от миделя, статические моменты по высоте относительно основной плоскости и некоторой плоскости сравнения, расположенной выше основной плоскости, а также статические моменты относительно миделя. По­ ясним, что плоскость сравнения вводится в тех случаях, когда вычисление моментов относительно основной плос­ кости приводит к неудобному масштабу диаграммы мо­ ментов.

Во вторую таблицу сведены данные по судовым ци­ стернам. Для каждой цистерны в ней указан вес жидкого груза, когда цистерна запрессована, поправки к мета­ центрической высоте на влияние свободной поверхности при крене 0, 30 и 60°. Кроме того, приводятся балластировочные моменты от основной плоскости, от условной плоскости расчета и по длине от миделя. Балластировочные моменты вычисляются для двух вариантов заполне­ ния цистерны: 100 и 50%.

Для определения координат ЦТ принимаемых или выгружаемых грузов в Информацию включен схемати­ ческий чертеж продольного разреза судна. Чертеж строят в более крупном масштабе по высоте и более мелком по длине. На нем нанесена сетка длин и высот, а сбоку и внизу даны шкалы, по которым приближенно опреде­ ляется ЦТ груза. На чертеже даны емкости грузовых помещений, веса жидких грузов в цистернах и координа­ ты ЦТ этих объемов в случае полного заполнения. Воз­ вышение ЦТ при неполном заполнении помещения сле­ дует принимать не менее чем на 0,6 высоты груза.

В Информацию включен также график нормативных показателей остойчивости. На оси абсцисс графика от­ кладывается водоизмещение судна (в тоннах), а по ос» ординат — статический момент Mz (в тонно-метрах). На график нанесены кривые коэффициентов запаса остойчи­ вости К в двух вариантах (с обледенением и без обледе­ нения), максимальных плеч диаграммы статической остойчивости /щах, углов положения максимума диаграм­ мы статической остойчивости Ѳщ, углов заката Ѳ„ и на­ чальной метацентрической высоты /г. Аналогичные кри­ вые для случаев нагрузки с лесным грузом на палубе вычерчиваются в правом верхнем углу графика.

Для пользования графиком необходимо знать водоиз,-

54

мещение судна и статический момент. По этим двум ве­ личинам на график наносят точку, соответствующую дан­ ному варианту нагрузки. Интерполируя между нанесен­ ными на график кривыми, находят значения К, /щах, Ѳщ и ѲгПолученные величины позволяют судить о том, удовлетворяет судно при заданном состоянии нагрузки нормам остойчивости или мет. Для основных случаев на­ грузки по расчетам конструкторского бюро на график заранее наносят соответствующие точки. По упрощен­ ной форме графика можно лишь в зависимости от Д и Мг определить, удовлетворяет ли судно нормам остойчи­ вости или нет.

В координатах А и Мх построена диаграмма осадок носом и кормой. По водоизмещению А и рассчитанному моменту относительно миделя Мд; находят точку на диа­ грамме осадок и снимают соответствующие этой точке осадки носом и кормой.

Для ориентировочной оценки остойчивости судна по периоду качки в Информацию вводится таблица или шкала зависимости метацентрической высоты от перио­ да качки т (методика определения т подробно рассмот­ рена в § 20).

Для ведения расчетов остойчивости судна в нетипо­ вых случаях нагрузки к Информации прилагаются чистые расчетные бланки (форма такого бланка приведена в табл. 14). По своей форме они совершенно аналогичны тем, по которым производился расчет в основных слу­ чаях нагрузки. Расчет производится в следующей после­ довательности.

1. Записывают в таблицу названия, вес р всех статей нагрузки, начиная с судна порожнем. Пользуясь черте­ жом размещения грузов, проставляют возвышения ЦТ грузов от киля z и отстояние ЦТ грузов от миделя х. При этом плечо X принимается со знаком плюс, если оно рас­ положено в нос от миделя, и со знаком минус, если оно расположено в корму.

2.Находят Mz= pz и Мх= рх.

3.Находят Д= 2р и MZ=2M Z. Суммируют Мх.

4.С диаграммы осадок по Мх и А снимают dn и dK.

5.Выписывают приведенное в Информации на диа­ грамме моментов расстояние z0 между плоскостью от­ счета и основной плоскостью.

6.Перемножают z0 и А.

55

Т а б л и ц а 14

Остойчивость судна при нетиповых случаях нагрузки

Jfe'n/n	Статья нагрузки	Вес р . т	Плечо z. м	Момент	Плечо X, м Момент	' Момент
				тм	М Д + J ,	Мх <-),
					тм	тм

1

2

3

	■Сумма без балласта	А =
	'Поправочный момент для перехода к плоскости отсчета z0 —н ,..,А
	Расчетные (величины для судна без балласта Mz = Л4° — ...А
	Поправка на влияние свободных поверхностей Ейт
	Исправленный момент на высоте Л4нспр = Mz + Som
	Допуакаемый момент Мдоп	для Л с диаграммы моментов
	Разность Ш = Л4пспр —Мдоп
1	Балласт в

2Балласт в

3Балласт в

X
X	X	X
X
Осадки для А; Мх
С диаг-	Носом dn ==
раммы	Кормой dK=
осадок

Средняя dcp =

№ п/п	Статья нагрузки			Вас р ,	т
Сумма балласта				Дб
				X
Судно с грузом и балластом				Д +	Дб
Допускаемый момент МД0П. б для Д +				Дб
	(по рис. 2)
Разность ЬМ = М1Іспр + Mzg — МД0П.б
Показатели остойчи­
вости Д+Дб и Мцспр+Мгб			Осадки для Д+Дб и
Погодный критерий К
			Мх + Мхд
Максимальное плечо /тах		м
Угол максимума Ѳ,„		град	Носом	dn	м
Угол заката	Ѳѵ	град	Кормой dK		м
Метацентрическая высо­		м	Средняя dcp		м
та h

		ПродоЛжение табл. 14
Плечо 2 , м	Момент	Плечо X1 м	Мо мент	Момент
	М2і тм		Мх (+ ),	м х ( - ) ,
			тм	тм
Mzß		X
X	X	X	Мцб =
Л^ІІСПр		X	м х Л Мхв
				X

Замечания об остойчивости для данного случая нагрузки

СЛ

7.Вычисляют MZ= MZ—Z0A.

8.Из таблицы данных по судовым цистернам выби­ рают поправку на влияние свободных поверхностей 28т.

При этом принимают во внимание только те цистерны, в которых действительно существует свободная поверх­ ность.

9.Исправляют момент по высоте: M„cnp= -Mz+2ö/«. При этом значение Л4ИСПр будет всегда меньше Ми так как фактически происходит вычитание из отрицательной величины Mz положительного значения поправки 28т.

10.Входя с А в сводный график нормативных пока­ зателей остойчивости или в диаграмму моментов, сни­ мают величину допускаемого момента Мдоп и h. На гра­ фике предельно допустимое значение нанесено жирной линией.

11.Находят разность SM= Mncnp—МДОп- Отрицатель­ ный знак перед 6Л4 указывает, что судно удовлетворяет

требованиям норм остойчивости, положительный — не

удовлетворяет. В первом случае остается только	сиять
с графика нормативных показателей значения /(,	/таі,

Ѳт , Ѳ„ и h. Во втором случае следует переместить груз так, чтобы уменьшить Mz на величину бМ, или принять балласт.

Иногда имеющийся на судне балласт вносят в расчет сразу, совместно со всей нагрузкой судна. Если же этогоне делают или принимают балласт после уже произве­ денного расчета остойчивости, его влияние на остойчи­ вость определяется по второй половине табл. 14 следую­ щим образом:

1) вписывают в таблицу наименование помещений,,

вкоторых находится балласт, и его вес ро',

2)по чертежу определяют плечи балласта z и .ѵ и за­

писывают их в соответствующие колонки таблицы;

3)находят Mz = zp6 и Мх= хръ;

4)вычисляют Дб= 2рб, MZ^= 2MZ, Мхб= 2хрб;

5)находят суммарное значение для судна с грузом и балластом:

ААб; М„спр -f- М 2б‘> Мх + Mx&,

6)входят в график нормативных показателей остой­ чивости или в диаграмму моментов с Д+Дб и находят допустимый момент с учетом балласта Мдоп. е;

7)вычисляют бЛ4 = Л4ИСПр + Л42б—Мдоп. о;

8)снимают значения К, Ітгх, Ѳт , Ѳ,, и h с графика

58