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

нормативных показателей по величинам Д+Дб и Л4ІІСпр+

+Mz6i

9)снимают с диаграммы осадок по величинам Д+Дб

и Мя+Мсб значения dHи dK.

								Т а б л и ц а			15
		Число отдельных						Число отдельных
Водоизмеще­		нагрузок,		п		Водоиз­		нагрузок,		п
ние, т						мещение.
	10	15	20	25	30	т	10	15	20	25	30
500	0,4	0,3	0,3	0,2	0,2	10 000	7,9	6,5	5,6	5,0	4,6
1000	0,8	0,6	0,6	0,5	0,5	12 000	9,5	7,7	6,7	6,0	5,5
2000	1,6	1,3	1,1	1,0	0,9	14 000	11,0	9,0	7,8	7,0	6,4
4000	3,2	2,6	2,2	2,0	1,8	16 000	12,6	10,3	9,0	8,0	7,3
6000	4,7	3,8	3,4	3,0	2,8	18 000	14,2	11,6	10,7	9,0	8,2
8000	6,3	5,2	4,5	4,0	3,7	20 000	15,8	12,9 11,2 10,0			9,1

На этом расчет остойчивости заканчивается. Если для данного случая нагрузки какие-то элементы остойчи­ вости находятся на пределе или есть другие замечания, их записывают на спе­ циальном месте в кон­ це табл. 14.

Чтобы не загро­ мождать расчет остой­ чивости мелкими эле­ ментами нагрузки, нуж­ но учитывать только те величины, которые со­ ответствуют общей точ­ ности вычислений. Ми­ нимальный вес отдель­ ных учитываемых ста­ тей нагрузки, приведен­ ный в табл. 15, зависит от водоизмещения суд­ на и общего количест­ ва этих статей в рас­ чете.

Для полного суж­ дения о состоянии ос­ тойчивости строят диаграмму статической остойчивости. Для это­

59

го следует воспользоваться универсальной диаграммой (рис. 24), приводимой в Информации об остойчивости. По вертикальной оси диаграммы отложены плечи стати­ ческой остойчивости, по горизонтальной — углы крена. На диаграмму нанесен расходящийся пучок прямых, каждая из которых соответствует определенной мета­ центрической высоте, и ряд кривых, соответствующих определенному водоизмещению. Как уже описывалось выше, с диаграммы моментов или со сводного графика нормативных показателей по Д и М„спр можно снять зна­ чения /г. Зная А и h, находят на универсальной диаграм­ ме кривую данного Д и прямую данной /г. Расстояние по вертикали между ними для углов крена Ѳ = 10, 20°...

и будет плечами диаграммы статической остойчивости. Сняв их с универсальной диаграммы, строят диаграмму статической остойчивости.

§ 16. ИНОСТРАННЫЕ ИНФОРМАЦИИ ОБ ОСТОЙЧИВОСТИ

В настоящее время наш флот пополняется большим количеством судов, построенных или купленных за гра­ ницей. Эти суда обычно имеют Информации об остойчи­ вости, составленные в форме, принятой в данной стране. Информации об остойчивости всех стран имеют многообщих принципиальных положений, хотя иногда суще­ ственно отличаются по форме.

В начале информации во всех странах, кроме Нидер­ ландов, приводятся основные характеристики судна.. Обязательно даются пояснения к пользованию информа­ цией, однако такие пояснения в некоторых странах, на­ пример в Японии, слишком лаконичны. Трудности созда­ ются также из-за разнобоя в системах единиц. Информа­ ции Японии и Нидерландов составлены в метрической системе, США — в английской, в Информации ФРГ ис­ пользованы обе эти системы, а в ГДР — новая Между­ народная система единиц. Определенные затруднения вызываются использованием в иностранных информаци­ ях пяти-, шести-, а иногда даже семизначных чисел. Та­ кая точность вычислений не соответствует реальной точ­ ности исходных величин и является чрезмерной. Практи­ чески достаточно ограничиваться четырьмя значащими цифрами.

60

И н ф о р м а ц и я о б о с т о й ч и в о с т и , п р и н я т а я в Г Д Р

В Германской Демократической Республике расчет­ ные бланки для типовых случаев нагрузки похожи на аналогичные бланки Информации об остойчивости СССР. В Информации ГДР поправка на свободные поверхно­ сти вводится через статические моменты жидких грузовсо свободными поверхностями путем их увеличения на табличную величину, поэтому значение zg получается уже исправленным. В Информации приводятся диаграммы, статической остойчивости для типовых случаев загрузки.. Кроме метацентрической высоты, на диаграммах указы­ вается угол входа палубы в воду, крен от ветра, углы заливания и динамического опрокидывания.

Грузовой план выполнен очень подробно: кроме про­ дольного разреза, он включает планы по палубам и двойному дну, в нем указаны также емкости помещений, грузовая шкала дана с приведенной к ней грузовой мар­ кой. На чертеже есть объемы и ЦТ отдельных участков трюмов, размеры люков, высоты грузовых помещений, приведены совмещенные шкалы осадки, водоизмещения, возвышения метацентра и т. п. По судовым цистернам даны емкости, координаты ЦТ, поправки на влияние сво­ бодных поверхностей и статические моменты по высоте и длине, не зависящие от водоизмещения. Все данные по цистернам сведены в таблицу, совмещенную с грузовым планом.

В Информации есть кривая минимально допустимых значений Іг и максимально допустимых значений zg в за­ висимости от осадки. Кроме указанных сведений, в Ин­ формацию включена универсальная диаграмма статиче­ ской остойчивости (см. § 15), дополненная кривыми углов входа палубы в воду и углов заливания.

Для контроля остойчивости по периоду качки приве­ дена формула, связывающая h с т.

Информация об остойчивости, принятая в Нидерландах

В расчетных бланках по типовым случаям нагрузки приведены вместимости и возвышения ЦТ танков и трю­ мов для генерального груза и зерна. В специальной таб­ лице даны поправки на влияние свободных поверхностей,

61

которые должны вычитаться из метацентрической высо­ ты. Эти поправки представляют собой максимальные уменьшения метацентрической высоты от влияния сво­ бодных поверхностей в танках для 'различных водоизмещений. В Информации приводится продольный разрез судна с указанием на нем величин емкостей и координат их ЦТ. Данные по емкостям дублируются таблицей.

Элементы теоретического чертежа представлены в ви­ де грузовой шкалы, где дается зависимость водоизмеще­ ния от осадки. Кроме того, приведены два чертежа: на первом изображена кривая возвышения метацентра zm (обозначена І\М) в зависимости от весового водоизме­ щения, а на втором повторяется эта же кривая и приво­ дится кривая объемного водоизмещения V. По осп орди­ нат чертежа отложена средняя осадка, а по оси абсцисс — водоизмещение в кубических метрах.

Для построения в судовых условиях диаграммы ста­ тической остойчивости приведена универсальная диа­ грамма Шеперса. По вертикальной оси диаграммы нанесе­ ны плечи статической остойчивости, по горизонтальной — углы крена. На диаграмме две группы кривых: первая — плечи статической остойчивости для различных водоизмещений, вторая — разные значения возвышения центра тяжести. Чтобы получить диаграмму статической остой­ чивости при данном случае загрузки, нужно знать водо­ измещение и возвышение ЦТ. Расстояние по вертикали между этими кривыми будет равно плечу статической остойчивости при соответствующем угле крена.

Информация об остойчивости, принятая в США

Расчетные бланки для типовых случаев нагрузки да­ ны в двух вариантах: подробная и сокращенная форма. Подробная форма похожа на принятую в СССР, отличие

.лишь в том, что абсциссы ЦТ помещений даются от кор­ мового перпендикуляра. В бланках сокращенной формы судно делится по высоте приближенно на четыре зоны погрузки: нижнюю, среднюю, верхнюю и палубный груз.

Определив вес груза в нижней и верхней зонах, а так­ ж е вес палубного груза, топлива и балласта в танках двойного дна, входят в таблицу значений метацентрических высот. По водоизмещению судна и количеству топ­ лива с балластом в танках двойного дна из таблицы вы-

>62

бирают значение ыетацентрнческой высоты GAfT. Таблич­ ное значение метацентрической высоты дано в предполо­ жении, что количество груза в верхней и нижней зонах одинаково. Если в верхней зоне перевозится больше гру­ за, метацентрическая высота уменьшается, если мень­ ше— увеличивается. Величина уменьшения или увеличе­ ния метацентрической высоты определяется при помощи поправки 6GM2, которая приводится в таблице на каждые1000 тразницы нагрузки в верхней и нижней зонах. Кро­ ме того, в соответствующих колонках таблицы по водоиз­ мещению находят поправку bGM\ в зависимости от вели­ чины свободной поверхности жидких грузов и поправку öGM3 на каждые 100 т палубного груза. Последние двепоправки приводятся всегда со знаком минус. Водоизме­ щение получают суммированием веса порожнего судна с весами грузов по зонам; метацентрическую высоту — алгебраическим сложением с GMT всех трех поправок.

В Информации приведен схематический чертеж суд­ на, даны высоты грузовых площадок (днища, твиндеков, палуб) и указания об определении ординат ЦТ грузов: для палубного груза — 0,6 его высоты, для однородногогруза в трюме — 0,5. В отдельной таблице приведены вместимости грузовых помещений для генерального гру­ за и зерна, а также координаты ЦТ помещений. Кроме того, есть таблица вместимостей трюмов и ординат ЦТ' сыпучих грузов в зависимости от высоты незагруженной: части трюма.

Данные по судовым цистернам сведены в две табли­ цы. В одной приводятся в зависимости от водоизмещения значения увеличения метацентрической высоты при за­ полнении каждого танка, во второй — вместимости тан­ ков в длинных тоннах (1016,047 кг) при заполнении раз­ личными жидкими грузами, координаты ЦТ груза и по­ правки на влияние свободных поверхностей. Последние даются в виде моментов с размерностью тонны, футы.

Элементы теоретического чертежа приведены в виделиста совмещенных неравномерных шкал соответствую­ щих величин. В частности, там есть средняя осадка, весо­ вое водоизмещение и возвышение метацентра над килем..

В Информации имеется график минимально допусти­ мой метацентрической высоты при перевозке зернового груза и кривая рекомендуемой метацентрической высоты

6».

для плавания при неблагоприятных условиях погоды. Эти величины даны в зависимости от осадки.

Никаких материалов для построения диаграмм ста­ тической остойчивости информация США не содержит. Нет также указаний об оценке остойчивости по периоду бортовой качки.

Информация об остойчивости, принятая в ФРГ

Расчетные бланки для типовых случаев нагрузки похожи иа принятые в СССР. Они содержат схему раз­ мещения груза для данного варианта нагрузки, диаграм­ му статической остойчивости и таблицу для подсчета весов и моментов. В таблице приводятся статьи нагруз­ ки, вес, отстояние ЦТ груза от кормового перпендикуля­ ра, продольный момент, возвышение ЦТ груза над основ­ ной плоскостью и вертикальный момент. Особенностью этой таблицы является то, что абсциссы ЦТ даны не отно­ сительно миделя, как в информации СССР, а отно­ сительно кормового перпендикуляра.

Для каждого случая нагрузки приведена диаграмма статической остойчивости, к начальной части которой проведена касательная и на расстоянии по оси абсцисс 1 рад указана метацентрическая высота.

Информация ФРГ отличается большим количеством различных сведений по судовым цистернам. В ней есть четыре таблицы: 1) распределение жидких грузов по цистернам для типовых случаев нагрузки; 2) вместимо­ сти цистерн, координаты ЦТ, продольные и вертикальные моменты; 3) цистерны машинного отделения с аналогич­ ными данными; 4) максимальные поправки к метацент­ рической высоте на свободные поверхности по каждой цистерне в зависимости от осадки.

Данные по элементам теоретического чертежа приве­ дены в виде таблиц. Из них по осадке можно выбрать водоизмещение и возвышение метацентра над основной плоскостью. Кроме того, включены данные для расчета дифферента.

Чтобы дать возможность судоводителю построить диаграмму статической остойчивости для любого случая загрузки судна, на отдельном чертеже даны пантокарены — кривые зависимости плеч остойчивости формы от объемного водоизмещения при различных углах крена.

64

Понятие о плече остойчивости формы приведено выше, в § 4. Графически плечо остойчивости формы можно по­ лучить, проведя на рис. 1 вертикальные линии через киль

и метацентр.		Расстояние между этими	линиями будет
являться	плечом остойчивости формы.		В советской ли­
тературе	его	обычно обозначают /ф,	в информации

ФРГ — KZ.

На графике пантокарен по оси ординат нанесены KZ, по оси абсцисс — объемные водоизмещения, обозначен­ ные V. Кривые соответствуют углам крена от 10 до 90°. Сняв по водоизмещению значения KZ для различных углов крена, получают кривую плеч остойчивости формы. Вычтя из этих плеч значение Zg sin Ѳ, приходят к диа­ грамме статической остойчивости.

Информация об остойчивости, принятая в Японии

По типовым случаям нагрузки, кроме расчетных бланков, даются сводные таблицы показателей остойчи­ вости. Для определения весов и координат ЦТ грузов приведен продольный разрез судна в увеличенном мас­ штабе по вертикали для пассажирского судна и с одина­ ковым масштабом для грузового судна. На чертеже точками отмечены ЦТ грузовых помещений. Числовые значения координат ЦТ, вес топлива, воды и смазочного масла, а также кубатура грузовых помещений приведе­ ны в отдельных таблицах. На чертеже нанесена горизон­ тальная сетка для определения ЦТ груза при неполной загрузке помещения.

Для грузового судна в зависимости от водоизмещения по цистернам даются изменения метацентрической высо­ ты и дифферента при их заполнении. Поправки на сво­ бодные поверхности даны в виде поправочных моментов, не зависящих от водоизмещения.

Данные по элементам теоретического чертежа сведе­ ны в таблицу, в которой приведены: осадка, водоизмеще­ ние, груз на 1 см осадки, момент на 1 см дифферента, возвышение метацентра, возвышение ЦВ, отстояние от миделя ЦВ и центра тяжести ватерлинии.

В информации для пассажирских судов в виде гра­ фика отражены требования к аварийной остойчивости. На оси ординат графика нанесены осадки, на оси абсцисс — требуемые метацентрические высоты непо-

5. Л. Р. Аксютин

65

врежденного судна, обеспечивающие сохранение аварий­ ной остойчивости после получения повреждений в пре­ делах требований Конвенции по охране человеческой жизни на море. На график нанесены кривые минимально допустимых h при различной загрузке отдельных поме­ щений, которая может встретиться в процессе эксплуа­ тации судна. В Информацию включен комплект диаграмм статической остойчивости для разных водоизмещении (осадок) и метацентрических высот. Таким образом, зная осадку или водоизмещение и метацентрическую высоту (последняя в Японии обозначается буквами GM), можно найти соответствующую диаграмму.

Для оценки остойчивости по периоду качки приведен специальный график. На осп ординат нанесены осадки, а на оси абсцисс — метацентрические высоты. На гра­ фике изображен ряд кривых, каждая из которых соответ­ ствует определенному периоду бортовой качки (в секун­ дах).

В Японскую Информацию включены некоторые дан­ ные, отсутствующие в информациях других стран. К та­ ким данным относится кривая углов заливания. По оси ординат отложено весовое водоизмещение, по оси абсцисс — угол заливания. В Информацию включена схе­ ма расположения марок углубления на штевнях, таблица удельных погрузочных объемов и объемных весов неко­ торых наиболее распространенных грузов.

В большинстве информаций об остойчивости зарубеж­ ных стран применяются обозначения, отличающиеся от принятых в советской литературе. Для облегчения ра­ боты с иностранными документами по остойчивости в приложении приведены обозначения, используемые

внекоторых информациях об остойчивости.

§17. ПРИБОРЫ КОНТРОЛЯ ОСТОЙЧИВОСТИ

Для облегчения работы штурмана по вычислению различных характеристик остойчивости разработано не­ сколько типов приборов, позволяющих значительно упро­ стить эту задачу. Приборы, контролирующие остойчи­ вость, делятся на две основные группы. К первой отно­ сятся те, которые предназначены для предварительного расчета остойчивости до начала погрузки. Вторую груп­ пу составляют приборы, позволяющие контролировать

66

■фактическую остойчивость в течение рейса. Теоретиче­ ские обоснования для приборов, оценивающих остойчи­ вость, разработаны уже давно. Создано много различ­ ных конструкций таких приборов, но установлены они пока еще на весьма малом количестве судов. Поэтому в настоящей брошюре приведены краткие описания толь­ ко тех приборов, которые или уже выпускаются серийно, или имеют перспективу быть широко внедренными в бли­ жайшие годы.

В настоящем параграфе содержатся сведения о при­ борах обоих типов: для предварительного расчета остой­ чивости и для измерения фактической остойчивости. К приборам первого типа относятся следующие.

Прибор остойчивости и дифферента Ральстона

Прибор изготавливается в Англии фирмой «Смит и сыновья» различных размеров в зависимости от величины судна. Принцип его действия заключается в уравновеши­ вании 'платформы в двух взаимно перпендикулярных направлениях. На платформе изображен продольный разрез судна. Вдоль и поперек платформы расположены рейки со шкалами для передвижных уравновешивающих роликов и два уровня. К прибору прилагаются отдельные

грузики для имитации нагрузки судна.	В дополнение
к ним есть серия откидных грузиков для	введения по­

правки на свободные поверхности жидких грузов. При­ бор позволяет определить водоизмещение судна, отстоя­ ние его ЦТ от киля и' от миделя. По этим данным опре­ деляют осадку, дифферент и метацентрическую высоту с помощью вспомогательных кривых и грузовой шкалы, расположенных на крышке прибора.

Определение остойчивости и дифферента происходит примерно в течение 5 мин без каких-либо арифметиче­ ских вычислений. Недостатком является трудность рабо­ ты в условиях даже незначительной качки и вибрации. Затруднения в расчетах возникают также при неполной загрузке трюмов или загрузке их неоднородными груза­ ми. Достоинствами прибора являются его простота, на­ глядность в работе с ним, дешевизна и возможность изго­ товления на небольших предприятиях.

В нашем флоте есть опыт применения приборов Раль­ стона на судах типа «Пула». По отзывам судовой адми­

5*

67

нистрации, они обычно имеют погрешность 3—5% 'при определении метацентрической высоты. Но есть сведения, что точность иногда падает до 15—20%.

Прибор остойчивости и дифферента Благовещенского

Прибор может применяться на судах любого типа. Для каждого судна конструкторское бюро рассчитывает лишь специальные шкалы и графики. В качестве опыт­ ного образца в 1959 г. был изготовлен прибор для судов типа «Хасан». Пользование прибором исключает необ­ ходимость каких-либо арифметических действий и гра­ фических построений.

На лицевой панели прибора имеется пять вертикаль­ ных и две горизонтальные шкалы. В нижней части пане­ ли находится шесть маховичков и кнопка сброса. Все маховички могут вращаться в двух направлениях. При­ бором пользуются в следующей последовательности:

1)все указатели прибора ставят в положение, соот­ ветствующее первоначальному состоянию нагрузки; уста­ навливают начальное значение h, dn, dK и Mz, после чего соответствующие маховички запирают;

2)маховичком абсцисс вводят абсциссу принимае­ мого (снимаемого) груза; вращение маховичка по часо­ вой стрелке перемещает указатель шкалы в нос и на­

оборот;

3) маховичком ординат вводят ординату принимае­ мого (снимаемого) груза; вращение маховичка по часо­ вой стрелке перемещает указатель шкалы в сторону воз­ растания ординат;

4) маховичком веса вводят вес принимаемого (сни­ маемого) груза; вращение маховичка по часовой стрелке соответствует приему груза, против часовой стрелки — снятию груза: пп. 2, 3 и 4 надо выполнять только в ука­ занной последовательности.

Данные при переходе к вводу элементов следующей партии груза сбрасывают кнопкой сброса. Одновремен­ но с набором абсцисс, ординат и веса принимаемого (сни­ маемого) груза на соответствующих шкалах появляются новые значения dn, dK, dcv, Д,„, h и наибольшие изгибаю­ щие моменты на волне. Через Дву обозначен дедвейт.

68