Глава 2 плавучесть судна

1. Силы, действующие на судно

Плавучестью называют способность судна плавать в определенном положении относительно поверхности воды при заданном количестве грузов. На плавающее на поверхности воды судно действуют две силы: равнодействующая сил тяжести (∑Р), равная весовому водоизмещению судна D(Δ), и равнодействующая сил поддержания, равная весу вытесненной судном воды ρ ∙ V

Судно находится в равновесии, если эти противоположно направленные силы равны и находятся на одной вертикали (рис. 3.1). Равнодействующая ∑Р сил тяжести приложена в центре тяжести судна ЦТ – точке G (X_g, Y_g, Z_g), а равнодействующая сил поддержания ρV – приложена в центре величины судна ЦВ – точке С (Х_с, Y_с, Z_с), являющейся центром тяжести погруженного объема судна V ().

Рис. 2.1. Схема действия на судно сил тяжести и плавучести

В технической литературе силы тяжести иногда называют силами веса или массовыми силами, а силы поддержания – силами плавучести или Архимедовыми силами. Судно находится в равновесии, если силы тяжести и плавучести равны по величине и противоположно направлены, а также действуют вдоль одной вертикали. Эти условия имеют вид:

∑Р=ρ∙V = D; X_g = Х_с; Y_g = Y_с; Z_с ≠ Z_g , (2.1)

Первое равенство из условий (2.1) обычно представляют в виде:

D = ρ∙V = ρ ∙ δ ∙ L ∙ B ∙ T или Δ= ρ= ρ ∙ С_b ∙ L ∙ В ∙ d, (2.2)

где δ (С_b) – коэффициент общей полноты судна;

L, В, Т (d) – длина, ширина и осадка судна, (м);

D(Δ) и V () – весовое и объемное водоизмещение судна, (т) и (м³);

ρ – плотность морской воды, обычно принимаемая равной 1,025 (т/м³).

Выражение (2.2) называется уравнением плавучести.

2. Посадка судна

Положение судна относительно поверхности воды называется посадкой. На практике существуют четыре случая посадки судна:

• прямо и на ровный киль;

• с креном;

• с дифферентом;

• с креном и дифферентом.

Положение судна относительно поверхности воды характеризуют параметры посадки в виде линейных и угловых величин. К ним относятся осадки судна , , , , , и линейный дифферент , измеряемые в метрах, а также углы крена θ и дифферента ψ, измеряемые в градусах.

Здесь использованы обозначения (рис. 2.2)

, , , , – осадки на миделе, носом, кормой, правым и левым бортом соответственно;

– средняя осадка;

d_ψ = d_н – d_к линейный дифферент судна,

d_ψ = L ∙ tgψ

где .

Рис. 2.2. Посадка судна с креном и дифферентом

3. Запас плавучести и грузовая марка

Для обеспечения безопасности плавания каждое судно должно обладать запасом плавучести, представляющим дополнительное количество груза, которое судно может принять до полного погружения.

Запас плавучести определяется объемом прочной водонепроницаемой части корпуса, расположенной выше ватерлинии. Этот объем образован помещениями под водонепроницаемой верхней палубой, а также надстройками и рубками, имеющими водонепроницаемые закрытия. Во избежание недопустимой перегрузки судна и уменьшения запаса плавучести на грузовых судах наносят знак грузовой марки,

определяющей минимальный запас плавучести судна величиной надводного борта F.

Грузовая марка есть специальный знак, наносимый на бортах судна с целью обеспечения минимального надводного борта путем ограничения осадки.

Рис. 2.3 Расположение грузовой марки, палубной линии, марок углубления и гребенок на миделе.

Грузовая марка представляет собой сочетание диска Плимсоля, палубной линии и марочной гребенки, (рис. 2.3) располагаемое на мидель – шпангоуте судна с обоих бортов.

Палубная линия наносится на миделе в виде планки длиной 300 мм и шириной 25 мм и показывает место пересечения верхней поверхности палубы надводного борта с наружной поверхностью борта.

Диск Плимсоля с летней грузовой маркой наносится на миделе судна на уровне летней грузовой ватерлинии и представляет собой круг диаметром 300 мм, образованный планкой шириной 25 мм.

Летняя грузовая марка – это горизонтальная планка длиной 450 мм и шириной 25 мм, верхняя кромка которой является диаметром диска Плимсоля, и расположена ниже палубной линии на расстоянии, равном высоте надводного борта F. На выступающих с каждой стороны диска концах летней грузовой марки длиной 75 мм наносят буквы «Р» и «С», обозначающие, что грузовая марка установлена Регистром Судоходства или другого классификационного общества (L-R – Ллойд Регистр, В-V – Бюро Веритас, N-V - Норвежский Веритас и т. п.)

«Гребенка» наносится на обоих бортах судна на 540 мм в нос от центра диска Плимсоля в виде вертикальной полосы и горизонтальных полос шириной 25 мм. Эти горизонтальные полосы ограничивают осадки судна в различные времена года и по районам плавания: Л – летом, 3 – зимой, ЗСА – зимой в Северной Атлантике, Т – в тропиках, П – в пресной воде, ТП – в пресной воде в тропиках. Значение этих марок приведены ниже.

На лесовозах в корму от миделя на 540 мм наносится “лесная гребенка”, позволяющая увеличение осадки при перевозке леса.

Л – летняя марка для соленой воды (уд. вес 1,025). Летний надводный борт не может быть менее 50 мм.

З – зимняя марка. Зимний надводный борт определяется путем увеличения летнего надводного борта на 1/48 летней осадки.

ЗСА – зимняя марка при плавании в районах Северной Атлантики (севернее 36-й параллели). Применяется для судов длиной не более 100,5 м. Надводный борт для ЗСА больше зимнего надводного борта (3) на 50 мм. Марка ЗСА обязательна для всех танкеров, независимо от длины. Она получается добавлением к зимнему надводному борту по 1 на каждые 100 длины судна.

Т – марка для плавания в тропических зонах в соленой воде. Тропический надводный борт определяется путем вычета из летнего надводного борта 1/48 летней осадки.

Надводный борт судна, погруженного по марку Т не может быть менее 50 мм. Все четыре указанные марки наносятся вправо от вертикальной линии марочной гребенки (в направлении к носу).

Влево от вертикальной линии марочной гребенки наносят две марки: П и ТП для плавания в пресной воде.

Марка П применяется для плавания в пресной воде в любых районах (удельный вес воды – 1,0). Надводный борт для плавания в пресной воде определяется путем вычета из надводного борта, установленного для плавания в соленой воде, величины D/40∙d (в мм), где D – водоизмещение судна (в метрических тоннах) с осадкой по Л.