ColReg / help / Attestacija / 151-200 / 200

НАЧАЛЬНАЯ ОСТОЙЧИВОСТЬ

Понятие об остойчивости судна

При плавании в море на суда постоянно воздейсг-зуют различные кренящие нагрузки и в первую очередь ветер и волнение. Каким же образом может сравнитель­но небольшое судно противостоять шквальному ветру и обрушивающимся на палубу волнам, накреняясь то на правый, то на левый борт, но не опрокидываясь? Ответ па эти вопросы дает учение об остойчивости.

Остойчивостью называется способность судна, выве­денного из положения равновесия воздействием внеш­них кренящих нагрузок, вновь возвращаться в первона­чальное положение после прекращения этого воздейст­вия.

Остойчивость — одно из основных мореходных ка­честв, сохранение и поддержание ее является важней­шей задачей экипажа судна.

Термин «остойчивость» произошел от понятия об устойчивости равновесия тел, однако он имеет более ши­рокий смысл. При рассмотрении устойчивости обычно имеют в виду только малые отклонения от положения равновесия, а при рассмотрении остойчивости судна — как малые, так и большие. Отклонение судна от равно­весного положения в поперечной плоскости называется креном, в продольной — дифферентом.

Различают остойчивость при малых наклонениях (начальную) и остойчивость на больших углах крена. Выделение начальной остойчивости в самостоятельный раздел позволяет ввести ряд допущений, значительно упрощающих математические зависимости при ре­шении различных практических задач. Формулы началь­ной остойчивости могут быть применены до углов кре-но, соответствующих входу кромки палубы в воду в том случае, если скула не выходит из воды. Эти углы для обычных судов составляют 8—12° и более. Формулы начальной остойчивости следует рассматривать как частный случай зависимостей, относящихся к остойчи­вости на больших углах крена.

При рассмотрении остойчивости подразумевается, что судно наклоняется под действием пары сил; величи­на силы поддержания не изменяется. При этом объем подводной части сохраняется постоянным, а меняется только ее форма. Такие наклонения и соответствующие им ватерлинии, отсекающие одинаковые объемы, назы­ваются равнообъсмными. В задачах о начальной остой­чивости равнообъемные ватерлинии проводят через центр тяжести исходной ватерлинии.

Условия плавучести и равновесия судна

Плавучестью называется способность судна плавать по определен­ную ватерлинию, неся всю положенную нагрузку.

На судно каК на плавающее тело постоянно действуют две категории сил: силы тяжести (вес судна) и силы давления воды (гидростатические силы).

Равнодействующая сил тяжести, которая представляет собой сумму сил тяжести всех элементов судна, определяет вес судна Р (рис. II. 1). Сила веса при любых положениях судна направлена вертикально вниз. Точка приложения силы веса называется центром тяжести судна и обозначается буквой G.

Равнодействующая гидростатических сил является результи­рующей всех сил, возникающих вследствие давления воды на каждый элемент смоченной поверхности корпуса. Она называется силой плавучести или силой поддержания. Сила плавучести на­правлена по вертикали вверх. Точка приложения силы плаву­чести называется центром величины. Эта точка, обозначаемая . буквой С, приложена в центре тяжести подводного объема судна.

Сила плавучести D' = V, согласно закону Архимеда, равна весу вытесненной воды в объеме, равном погруженной в жидкость

части тела. Удельный вес воды -у является переменной величиной. При выполнении расчетов, связанных с проектированием судов, обычно принимают v = 10,05 кН/м³ для морской воды и у = = 9,81 кН/м³ для пресной.

Водоизмещение (масса) судна равна массе вытесняемой им воды:

где V— объемное водоизмещение, м³; р— плотность забортной воды, равная для пресной воды 1,0т/м³ и для морской воды 1,025 т/м³.

Из теоретической механики известно, что для равновесия тела, на которое действуют две системы сил, необходимо и достаточно, чтобы равнодействующие этих сил были равны по величине и на­правлены по одной прямой в противоположные стороны. На осно­вании указанного правила для равновесия судна необходимо и достаточно, чтобы сила плавучести равнялась весу судна и центр величины и центр тяжести лежали на одной вертикали.

Действительно, если в какой-то момент одна из сил окажется больше, то под действием этой силы осадка, а следовательно, и объемное водоизмещение будут изменяться до тех пор, пока сила плавучести не станет равной весу судна. Если же центр величины и центр тяжести не лежат на одной вертикали, то образуется пара сил, момент которой вызывает крен или дифферент судна.

Обозначив координаты центра тяжести G через x_g, у_G, z_G, а координаты центра величины С через х_с, у_с, z_c, можно написать уравнения равновесия судна в виде

Аппликаты z_G и z_G, характеризующие положение центра величины и центра тяжести по высоте, не связаны какой-либо зависимостью, но практически всегда у плавающего судна z_G < < z_g, т. е. центр величины всегда лежит ниже центра тяжести.

Формулы (II. 1)—(П.3) представляют собой математическое выражение условий равновесия судна. Уравнения (II. 1) и (II.2) называются основными уравнениями плавучести, так как они уста­навливают связь соответственно между весом или водоизмещением (массой) судна и весом или массой вытесняемой им воды.

При наличии у судна крена и дифферента условие (П.2) остается неизменным, а система (П.З) меняется и принимает более сложный вид. Действительно, в случае посадки судна на ровный киль, но с креном (рис. II.2, а), условие расположения центра тяжести и центра величины на одной вертикали запи­шется в виде

Это условие вытекает из рассмотрения треугольника ЛСС, лежа­щего в плоскости мидель-шпангоута.

При посадке судна прямо, но с дифферентом (рис. II.2, б) это условие будет иметь вид

Последнее уравнение получено из рассмотрения треуголь­ника BGC, расположенного в диаметральной плоскости.

НАСТАВЛЕНИЕ МОРЯКАМ ПО СОХРАНЕНИЮ ОСТОЙЧИВОСТИ

1. Если экипаж не выполняет элементарных правил морской практики в борьбе за живучесть судна, то никакие, даже самые совершенные нормы остойчивости, не обеспечат его безопасность.

2. В плохую погоду должны быть закрыты все входы и другие отверстия, через которые вода может проникнуть в корпус или надстройки, рубки и т. д. Средства для этой цели необходимо дер­жать на борту в хорошем состоянии.

3. В любую погоду грузовые люки и горловины следует закры­вать сразу после их использования и открывать только в случаях производственной или иной необходимости, если нет опасности попадания через них воды в корпус судна.

4. Бортовые иллюминаторы нужно содержать в хорошем со­стоянии, в плохую погоду они должны быть надежно закрыты.

5. Орудия лова и другие значительные тяжести надлежащим образом уложены, закреплены и размещены как можно ниже.

6. Особая осторожность требуется в тех случаях, когда тяга от орудия лова может ухудшить остойчивость, например, при вы­борке сетей силовым блоком или при задеве трала за грунт.

7. Штормовые портики, снабженные крышками, надо держать всегда в рабочем состоянии: их нельзя закрывать, особенно в плохую погоду.

8. Когда на палубе устанавливают разборные рыбные ящики, между досками этих ящиков должны быть достаточно большие щели, чтобы вода не скапливалась и беспрепятственно вытекала к шпигатам.

9. Нельзя перевозить рыбу навалом, не проверни прежде, уста­новлены ли в трюмах съемные перегородки.

10. Всегда следует иметь на судне минимальное число частич­но заполненных цистерн.

11. Соблюдая все инструкции по заполнению цистерн водяным балластом, следует помнить, что не заполненные доверху цистер­ны могут быть опасными.

12. В плохую погоду крышки воздушных трубок топливных цистерн должны быть закрыты.

13. В плохую погоду в любой момент может появиться необ­ходимость быстрого маневра судна с помощью руля и машины. Поэтому нельзя полагаться па автоматическое управление рулем или закреплять положение руля во время шторма, так как это может помешать быстрому мапснру и поставить судно в опасное положение