3.4 Влияние на остойчивость подвешенных и жидких грузов

В составе нагрузки судна всегда имеются грузы, которые смещаются в сторону наклонения. Таковы, например, подвешенные и жидкие грузы.

Смещение грузов создает дополнительный момент, который изменяет угол наклонения судна от воздействия внешних моментов и поэтому рассматривается как влияющий на остойчивость судна.

Подвешенный груз

Если груз массой m подвешен в точке A, то при наклонении судна в произвольной плоскости линия действия силы тяжести груза, оставаясь вертикальной, все время будет проходить через точку подвеса, как если бы в ней находился центр тяжести этого груза (рис. 3.7).

Отсюда следует, что влияние подвешенного груза на остойчивость судна, эквивалентно перемещению груза по вертикали вверх на расстояние от его центра тяжести до точки подвеса, т.е. длине подвеса .

Если первоначально диаграмма остойчивости рассчитана для неподвижных грузов, а затем груз массы m оказался подвешенным на подвесе длиной , то в пределах углов крена, при которых груз может свободно отклоняться, изменение диаграммы остойчивости будет таким же, как от перемещения его по вертикали в точку подвеса. При этом увеличения аппликаты центра тяжести (ЦТ) судна определится формулой:

, (3.19)

где длина подвеса, равная:

м, (3.20)

и аппликаты центра тяжести груза и точки его подвеса, соответственно.

Рис. 3.7 Подвешенный груз

Поэтому формула метацентрической высоты ,исправленной на влияние подвешенного груза, примет вид

(3.21)

Тогда, согласно формулам (3.19), (3.20) и (3.21) получим

(3.22)

Когда судовой кран поднимает груз, находящийся на судне, то в момент отрыва его от палубы груз становится подвешенным в точке А и метацентрическая высота сразу изменяется до значения определяемого формулой (3.21).

Жидкий груз

В нагрузке судна всегда присутствуют подвижные грузы в виде жидкостей. Это жидкие грузы, запасы пресной воды, топлива, масла, жидкий балласт и другие, которые размещены в судовых цистернах.

В частично заполненных цистернах со свободной поверхностью при накренениях судна происходит изменение формы жидкости и перемещение ее центра тяжести, что приводит к ухудшению остойчивости судна.

Рассмотрим это на примере цистерны частично заполненной жидкостью до уровня WL (рис. 3.8).

При крене судна свободная поверхность жидкости займёт положение паралельно ватерлинии . Центр тяжести жидкости сместиться в сторону крена по дуге окружности в точку с центром в точке mц. Через точку при любом наклонение будет проходить линия действия силы тяжести.