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

Прибор « С талодикатор »

С1959 г. шведская фирма «Гетаверкен» начала вы­ пуск прибора контроля дифферента и остойчивости судна «Сталодикатор». Прибор смонтирован в ящике, приспо­ собленном для крепления на переборке. При работе ящик открывается, и передняя панель устанавливается гори­ зонтально. На вертикальной панели изображена схема отсеков судна, на каждом из них есть ручка со шкалой для ввода в прибор веса, принимаемого в данный отсек груза. Градуировка шкал на ручках выполнена в англий­ ских тоннах, равных 1016 кг. Координаты ЦТ принимае­ мого груза в случае полной загрузки отсека вводить не надо, так как они вводятся автоматически при повороте ручки веса. При частичном заполнении отсека или приеме неоднородного груза положение ЦТ груза по высоте кор­ ректируется специальными ручками.

Для каждой большой цистерны есть отдельная ручка, устанавливаемая в два положения: со свободной поверх­ ностью и без свободной поверхности жидкости в цистер­ не. Последнее положение соответствует случаям, когда цистерна запрессована или пуста. В первом случае ручка вводит поправку на наличие свободной поверхности при заполнении цистерны на 50%. На панели управления есть четыре ручки (с надписями: «Дедвейт», «Дифферент», «Напряжение», «Остойчивость»), центральный переклю­ чатель, четыре сигнальные лампочки и гальванометр.

Работа на приборе производится в следующей после­ довательности:

1) при помощи ручек на схеме грузовых помещений вводят веса принимаемых (снимаемых) грузов;

2)в случае необходимости корректируют положение ЦТ груза по высоте и вводят поправки на наличие сво­ бодных поверхностей в цистернах;

3)устанавливают центральный переключатель в одно из четырех положений, соответствующее определению

нужной величины: дедвейта, дифферента, напряжений

вкорпусе или остойчивости;

4)поворотом ручки, соответствующей определяемой величине, приводят стрелку гальванометра на нулевое деление и читают на шкале ручки полученный результат;

5)переводят центральный переключатель на измере­ ние следующей величины и повторяют п. 4.

69

Наиболее благоприятному значению изгибающего мо­ мента на волне соответствует нулевой отсчет на ручке «Напряжение». Каждое деление тіа этой шкале соответ­ ствует отклонению изгибающего момента от оптимальной величины на 10%- С помощью ручки «Остойчивость» получают величину метацентрической высоты. До этого следует определить дифферент и сохранить установку ручки дифферента в правильном положении. Недостаток прибора в том, что он может обеспечить достаточную точность определения остойчивости в пределах 2—5% только тогда, когда грузы заполняют трюмы равномерно. При небольших количествах неоднородных и палубных грузов необходимы дополнительные расчеты, выполняе­ мые непосредственно оператором. Если таких грузов на судне много, пользование прибором становится нерацио­ нальным. «Сталодикатор» установлен на судах типа «Красноград».

				Таблица		16
			Модель «Сталодикатора»
Определяемые параметры		S	S2	S3	S4	S5
Д е д в е й т ........................................				X	X	X
Дифферент........................................		—	X	X	X	X
Изгибающий м о м ен т . . .		. —	X	X	X	X
Начальная метацентрическая		вы­
сота ................................................		X	X	X	X	X
Возвышение Ц Т ...........................					X	X
Выпускаемые	модификации			«Сталодикаторов»
(табл. 16), одна из которых (S5)			предназначена специ­
ально для контейнерных судов, перечислены в табл.						16.
Модель S5 позволяет,		кроме	указанных		элементов,

определять максимальный груз, который может быть поднят судовыми кранами без появления чрезмерного крена, что очень важно при грузовых операциях с кон­ тейнерами.

Прибор «Перкоз»

Польский прибор «Перкоз» действует по принципу электрической аналогии. Вводимые.п определяемые ве­ личины моделируются в приборе с помощью сопротив-

7 0

лений. Ручки на лицевой панели служат для настройки соответствующего сопротивления пропорционально вво­ димым и определяемым характеристикам. Питание при­ бора производится от судовой электрической сети при помощи кабеля со штепсельной вилкой. Прибор дает возможность измерить водоизмещение, среднюю осадку, метацентрическую высоту, продольный изгибающий мо­ мент и дифферент.

На лицевой панели схематически изображены прямо­ угольными полями все грузовые помещения, танки для топлива и воды. На каждом поле грузового помещения три ручки: для ввода веса груза в данном помещении, абсциссы его центра тяжести от кормового перпендику­ ляра и ординаты центра тяжести от плоскости киля. Для больших цистерн предусмотрена одна ручка, только для ввода веса жидкости. Для цистерн есть двухпозиционные переключатели, расположенные в правой верхней части панели. Одно положение учитывает влияние свободной поверхности в данной цистерне, а другое — не учитывает. В левой верхней части есть двухпозицнонные переключа­ тели для малых и балластных цистерн на положения «полная», «пустая». Здесь есть такой же переключатель для учета обледенения.

Палубный груз может учитываться двумя способами, в зависимости от типа судна. В первом способе палубный груз вводится тремя ручками (вес, абсцисса и ордината центра тяжести), так же как и в грузовых помещениях. Во втором способе для каждого погрузочного района на палубе предусмотрена только одна ручка для ввода веса груза.

В приборе применена шаговая настройка координат центров тяжести грузов. Координата х вводится с шагом

1м, а координата z — с шагом 0,25 м.

Всредней верхней части лицевой панели расположен гальванометр с переключателем на положение макси­ мальной и минимальной чувствительности. В верхнем ряду находятся ручки для снятия отсчета измеряемых

величин. В середине нижнего ряда		размещен	глав­
ный переключатель	для настройки	определяемой	ве­
личины.
На внутренней стороне крышки прибора дан схемати­
ческий разрез судна	с указанием абсцисс переборок и

ординат палуб для облегчения расчетов. Там же распо­

71

ложен график допустимых метацентрических высот в за­ висимости от водоизмещения.

Работа на приборе выполняется следующим образом. Устанавливают двухпозиционные переключатели для танков в положение «полный» или «порожний». Если танк заполнен частично, то в зависимости от процента заполнения принимают одно из указанных положений. Вводят для всех грузовых помещений' величины веса груза — координаты центра тяжести. Если помещение свободно, ручку весов поворачивают до отказа против часовой стрелки.

Цистерны, используемые как для балласта, так и дл« топлива, имеют шкалы с двумя цветными штрихами. Красный штрих соответствует более тяжелой жидкости, голубой — более легкой. После введения весов устанав­ ливают в нужное положение переключатель для учета свободных поверхностей.

Теперь можно получить результаты данного размеще­ ния грузов. Главный переключатель внизу панели уста­ навливают иа измеряемую характеристику и затем соот­ ветствующей ручкой в верхней части панели приводят стрелку гальванометра в нулевое положение и снимают отсчет со шкалы. Начинать измерения надо с водоизме­ щения, а затем переходить к другим характеристикам. Для отсчета водоизмещения и средней осадки служат две ручки грубого и точного отсчета. При измерениях пользуются обеими ручками, а отсчеты суммируют как по водоизмещению, так и по средней осадке. Эти ручки остаются в найденном положении до конца измерения других величин. Измерение прочих характеристик произ­ водится аналогично.

При измерении дифферента отрицательные значения соответствуют дифференту на корму, а положительные— на нос.

Прибор «Перкоз» установлен на судах типа «Ком­ мунист».

Прибор «ПКЗОС-1»

Прибор предназначается для лесовозов типа «Павлин Виноградов». Прибор в принципе аналогичен «Сталодикатору» и отличается только некоторыми деталями ис­ полнения. С его помощью можно определить дедвейт,

72

дифферент, напряжение в корпусе и остойчивость. Для характеристики остойчивости прибор выдает статический момент водоизмещения относительно некоторой условной горизонтальной плоскости отсчета с учетом поправки на влияние свободных поверхностей жидких грузов. По по­ лученным значениям А,„ и Mz из графика нормативных показателей, помещенного в Информации об остойчиво­ сти, выбирают необходимые характеристики. Прибор ме­ нее чувствителен к колебаниям напряжения в судовой сети, чем «Сталодикатор». Обеспечивает точность рас­ чета дифферента ±0,2 м, метацемтрической высо­ ты ±12%.

Приборы, определяющие действительную остойчи­ вость судна во время рейса, основаны на измерении пе­ риодов качки или углов крена. Колебания, необходимые для того, чтобы приборы дали свои показания, вызыва­ ются у судна как искусственным путем, так и естествен­ ным волнением. Все приборы такого типа могут обеспе­ чить надежные показания только при отсутствии на суд­ не значительных свободных поверхностей. Приборами этого класса являются следующие.

Прибор фирмы «Сименс» для измерения периода качки

Фирмой «Сименс» разработан автоматический прибор для определения h на основании формулы (51). Чувстви­ тельным элементом прибора является длиннопериодиче­ ский маятник в виде махового колеса.

После того как судно начнет совершать колебания, нажатием кнопки включают прибор. Процесс измерения продолжается около 1 мин. Стрелка прибора на круго­ вой шкале сразу указывает среднее значение h, опреде­ ленное за три периода качки. Зона допустимых значе­ ний h на шкале закрашена белым цветом, зона недопу­ стимо малой или чрезмерной остойчивости — красным цветом. Шкала имеет несколько концентрических окруж­ ностей, соответствующих различным осадкам судна.

Для начала измерений необходимо, чтобы амплитуды качки были не менее 0,5°. После окончания измерения следует нажатием кнопки вернуть стрелку в нулевое по­ ложение. При этом одновременно выключается освеще­ ние шкалы и сигнальная лампочка, которая горит при включенном приборе.

73

Метацентрограф Севастьянова

Единственный отечественный измеряющий прибор, дающий фактическую метацентрическую высоту без ка­ ких-либо расчетов. Недостатком является получение ре­ зультатов только после выхода из порта. Прибор разра­ ботан в Калининградском техническом институте рыбной промышленности и предназначен для использования на малых судах. Действие прибора основано также на изме­ рении среднего периода качки. Шкала проградуирована сразу в значениях метацентрпческой высоты с отметкой критических значений. Пока существуют только опытные образцы прибора для промысловых судов.

Прибор остойчивости Венделя

Прибор изготовляется фирмой «Хотингер Месстехник», в настоящее время находится в стадии экспери­ мента.

Разработаны два типа этого прибора: один предназ­ начен для работы на тихой воде, другой — на волнении. Прибор первого типа основан на измерении угла крена при заполнении водой специальной бортовой цистерны. На выходе прибор дает изображение диаграммы стати­ ческой остойчивости в виде светящихся точек на экране. Прибор вводится в действие нажатием кнопки. Весь процесс получения диаграммы статической остойчивости полностью автоматизирован и занимает не более 5 мин.

Второй тип прибора основан на измерении угловых ускорений во время качки. Прибор вычерчивает на экра­ не осциллографа начальный участок диаграммы стати­ ческой остойчивости.

§ 18. КРЕНОВАНИЕ СУДНА

Для определения начальной метацентрической высо­ ты и возвышения ЦТ порожнего судна, необходимых в дальнейшем для контроля остойчивости и составления Информации об остойчивости, производится опыт кренования. Кренованию подвергаются все головные суда се­ рийной постройки на данном заводе и каждое пятое судно в серии, вновь строящиеся несерийные суда, суда после капитального ремонта и переоборудования, а так­ же суда, остойчивость которых неизвестна или вызывает сомнения. Для проведения кренования назначается спе­

74

циальная комиссия из представителей заказчика (или судовладельца), завода, конструкторского бюро и мест­ ной инспекции Регистра СССР.

Кренование следует производить в тихую погоду, при отсутствии течения. Судно удерживается у причала двумя продольными швартовыми, которые перед произ­ водством отсчетов потравливаются, трап убирается. Во время опыта судно не должно касаться причала, грунта или другого судна. Как исключение, допускается крено­ вание при стоянке на якоре. При этом из водоизмещения исключается вес якоря и якорной цепи, лежащей на грунте.

Судно должно быть по возможности в порожнем со­ стоянии, но со снабжением, находящимся на штатных местах. Все предметы, которые при крене могут сместить­ ся (например, стрелы), должны быть закреплены. Ци« стерны должны быть совершенно пустые. Допускается кренование с запрессованными цистернами. Кренование производят перемещением балласта или перебежкой ко­ манды.

При креновании балластом его вес должен составлять 0,5—1% от водоизмещения. Твердый балласт в виде чу­ гунных чушек, мешков с песком и т. п. заранее взвеши­ вают и раскладывают на верхней палубе у бортов на че­ тыре приблизительно равные группы, по две с каждого борта. Допускается кренование забортной водой, прини­ маемой в балластные цистерны. В этом случае необхо­ димо тщательно определять вес и положение ЦТ приня­ того жидкого балласта. Возможно кренование с помощью тяжеловеса, вынесенного стрелой за борт судна.

Кренование перебежкой команды можно производить, если суммарный вес людей не менее 0,1—0,2% от водо­ измещения судна. Каждый человек, участвующий в кре­ новании, должен быть взвешен. При отсутствии такой возможности вес людей устанавливают опросом или при­ нимают приблизительно равным 62—67 кг в летней и 65—70 кг в легкой зимней одежде.

До начала кренования составляют ведомость недо­ стающих и излишних грузов на судне по отношению к их нормальному количеству. При этом указывают их рас­ положение на судне по высоте и длине. Вес людей, уча­ ствующих в перебежках, рассматривается как излишний груз. Их ЦТ считают расположенным на палубе, по ко-

75

торой происходит перебежка. Углы крена фиксируют с помощью ннклпнографа Амаева, сообщающимися со­ судами или весками. Описание работы с ииклинографом Амаева в настоящей брошюре не приводится, так как его привозят на судно только на время опыта креновання и работает на нем береговой специалист.

Проще всего организовать наблюдения с помощью весков. Длина нити веска должна быть максимально возможной в условиях данного судна. На больших судах рекомендуется длина нити 4—6 м, на малых судах—■ не менее 1,5 м. Диаметр нити около 0,5 мм. Если вместо нити применяют проволоку, ее диаметр должен быть око­ ло 0,25 мм. Нить до начала наблюдений вытягивают под­ вешиванием груза. Количество весков должно быть не менее двух, установленных в разных местах судна. Во время наблюдений груз веска должен быть погружен в подставленный сосуд с водой или маслом для быстрей­ шего затухания колебаний.

Для отсчета углов крена в нижней части веска пер­ пендикулярно нити подвеса устанавливают деревянную рейку с прикрепленной к ней полоской миллиметровой бумаги, на которую наносят шкалу в виде прямой линии с пронумерованными делениями через 1 см. Необходимо следить, чтобы нить веска не касалась рейки со шкалой.

После накренения судна, когда амплитуды колебания веска станут менее 1 см, не дожидаясь полного затуха­ ния колебаний, записывают в сантиметрах и долях сан­ тиметра отклонения веска вправо и влево для несколь­ ких полных качаний и вычисляют среднее арифметиче­ ское его отклонения. При наибольшем крене судна от­ клонение веска от среднего положения не должно быть меньше 15 см. Угол крена судна можно определить по формуле

lg Ѳ = — ,	(48)
A

где k — отклонение веска от среднего положения в еди­ ницах измерения длины веска;

X— длина веска от точки подвеса до шкалы.

Для определения крена с помощью сообщающихся сосудов берут две стеклянные трубки диаметром 1—2 см и длиной 1—1,2 м и соединяют их резиновой трубкой длиной, примерно равной ширине судна. Трубки уста-

76

навливают вертикально в плоскости одного и того же шпангоута: одну у левого борта, другую у правого на одинаковой высоте над палубой. В одну из трубок нали­ вают подкрашенную воду до тех пор, пока уровни в обеих трубках не установятся на одной высоте. Угол крена определяется по формуле (48), где k — изменение уровня воды в трубке после накренения судна, а А— половина расстояния между трубками.

Необходимо как можно точнее определить водоизме­ щение судна, при котором производится кренование. Водоизмещение определяют по соответствующей кривой элементов теоретического чертежа, исходя из осадки. Следует иметь в виду, что такой способ может обеспе­ чить необходимую точность только при отсутствии суще­ ственного дифферента. Осадку следует измерять по мар­ кам углубления с шлюпки пли плота возможно точнее. Отсчет берут с обоих бортов и затем осредняют для исключения влияния начального крена. Снятое с кривых теоретического чертежа объемное водоизмещение V пе­ реводят в весовое А по формуле

А = ТѴ,	(49)
где у — объемный вес воды, взятый из табл.	10.

Если кренование производится перемещением балла­ ста, заранее размечают места, на которые должны стано­ виться люди (или укладываться балласт) во время про­ изводства замеров. Рекомендуется располагать группы балласта так, как изображено на рис. 25-, где римскими цифрами в прямоугольниках обозначены группы балла­ ста, прямоугольниками без цифр — свободное от балла­ ста место.

Если при переносах точно соблюдались установлен­ ные места расположения балласта, наблюдения № 2—4, 1—5—9, 6—8 должны совпадать. По окончании кренования величины отклонения весков, вес и плечо переноси­ мого балласта и посадку судна заносят в протокол кренования.

Углы крена при помощи инклинографа Амаева заме­ ряют согласно специальной инструкции, прилагаемой к прибору. Инклинограф устанавливают поперек судна

недалеко	от миделя, вблизи диаметральной плоскости,
на столе,	жестко связанном с корпусом. Прибор записы­

77

вает поперечные колебания судна на ленте, с которой: можно снять угол крена.

При любом способе проведения кренования мета­ центрическую высоту определяют по формуле

	h = 5 7 , 3 - ^ - ,	(50>
где р — вес кренбалласта (или людей), г;		лю­
b — плечо	перемещения груза (или перехода
дей),	м\
А — водоизмещение судна, т\
Ѳ — угол крена, град.

0 0 0 0 \ 0 □ □ ш\ Ш В 0 В

N%\

□ ЕЕ 0 / □ Ей а / □ □ □ с ’

И □ □ П \ Ш00 0 \ 0 □ ш а 4

Л°5\

□ @□ 0 / □ 0 0 0 / □ и □ □,

□ □ □ □ \ й о т а \ ѳ Ь ш ц

□ 0 0 0 / □ 0 D E

Рис. 25

С ленты инклинографа можно снять также величину периода свободных колебаний, по которым h определит­ ся согласно выражению (51). Способ этот менее точен. Его подробное описание приведено в § 19, так как он мо­ жет быть применен и без инклинографа, по фиксации периода с помощью секундомера.

Выполняя расчет остойчивости при креновании, необ­ ходимо внимательно следить за правильностью произ­ водимых вычислений. В аварийной статистике известен случай, когда ошибка в расчетах при креновании приве­ ла к гибели судна.

При	креновании		парусно-моторного судна «Милфорд Крауч»
(£=30,9	м, 5	= 5,9 м,	£>=12,8 м, d — 1,2 м), выполнявшего роль пла­
вучего маяка,		крен-балласт перемещался с диаметральной плоскости

78