Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ОМКС-ЛЕКЦИИ-2.doc
Скачиваний:
51
Добавлен:
11.02.2016
Размер:
516.61 Кб
Скачать

24

НЕПОТОПЛЯЕМОСТЬ И ЖИВУЧЕСТЬ СУДОВ

КОНСТРУКТИВНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ НЕПОТОПЛЯЕМОСТИ СУДОВ.

Непотопляемостью называется способность судна при нарушении водонепроницаемости корпуса и затоплении части отсеков оставаться на плаву, имея при этом посадку и остойчивость, обеспечивающие минимум управляемости судна.

Цель конструктивного обеспечения непотопляемости – придание судну при постройке таких качеств и снабжение его такими техническими средствами, которые обеспечивают заданный уровень непотопляемости и возможность борьбы за живучесть судна.

Мероприятия по конструктивному обеспечению непотопляемости судна подразделяются на три группы:

- придание судну достаточных запасов плавучести, остойчивости и прочности;

- конструктивное ограничение потерь запаса плавучести и остойчивости при повреждении судна;

- конструктивное и материально-техническое обеспечение борьбы за живучесть судна.

Мероприятия первой группы обеспечивают непотопляемость неповрежденного судна.

Мероприятия второй группы направлены на обеспечение характеристик посадки и остойчивости, при которых судно управляемо, а именно:

- разделение судна поперечными и продольными переборками, палубами и платформами на водонепроницаемые отсеки;

- конструктивное обеспечение водонепроницаемости переборок, палуб, платформ и наружной обшивки, ограничивающих отсеки.

Мероприятия третьей группы – создание сети судовых систем, которые используются в борьбе за непотопляемость.

Надводная непроницаемая часть корпуса судна обеспечивает его плавучесть при увеличении осадки, что может быть следствием приема дополнительного груза и (или) затопления отсеков. Количество груза или воды, которое судно может принять сверх того, что уже находится на судне, называется запасом плавучести. Мерой запаса плавучести служит объем надводной непроницаемой части корпуса судна, который зависит от высоты надводного борта. Если скорость затопления отсека ограничена, а осушительная система работает эффективно, то запас плавучести становится определяющим фактором борьбы за непотопляемость.

Запасы плавучести судов различного назначения неодинаковы:

80 – 100 % объемного водоизмещения у пассажирских судов и ледоколов;

25 – 30 % объемного водоизмещения у грузовых судов;

100 – 150 % объемного водоизмещения у военных надводных кораблей;

15 – 40 % объемного водоизмещения у подводных лодок.

При наличии седловатости верхней палубы или палубы бака весь запас плавучести не используется полностью, так как главная палуба не должна входить в воду.

Фактически используется т.н. эффективный запас плавучести - объем, ограниченный сверху плоской ватерлинией, касательной к поверхности главной палубы, а снизу – действующей ватерлинией.

В качестве меры аварийной плавучести можно также использовать минимальное расстояние от аварийной ватерлинии до палубы переборок при отсутствии крена или до опасного отверстия (вне района затопления) в зависимости от того, что меньше.

Всякое нарушение непроницаемости (открытые иллюминаторы, незадраенные люки и т.п.) снижает запас плавучести (имеется в виду скорость уменьшения этого запаса при заливаемости). Высокий надводный борт препятствует заливаемости и улучшает остойчивость при больших углах наклонения. При повреждении корпуса судна ниже действующей ватерлинии уменьшение запаса плавучести часто сопровождается большими наклонениями. Это может повлечь за собой увеличение сопротивления формы, выход винтов и руля из воды (при дифференте на нос).

Возможно также ухудшение остойчивости, вплоть до опрокидывания судна. Остойчивость – способность судна возвращаться в положение равновесия, если судно было выведено из него внешними силами. Судно должно быть спроектировано и построено так, чтобы пара сил, приложенных в центре тяжести (сила веса ) и центре величины (сила плавучести), создавала восстанавливающий момент.

Плечо восстанавливающего момента называется плечом статической остойчивости.

Остойчивость разделяют на остойчивость веса и остойчивость формы. Остойчивость веса зависит от исходной посадки судна и распределения грузов по высоте (от исходного положения центра тяжести и центра величины). Остойчивость формы обусловлена перемещением центра величины при наклонении судна.

Различают продольную и поперечную остойчивость, а в зависимости от величины наклонения – начальную остойчивость и остойчивость на больших наклонениях. Обычно минимальной является поперечная остойчивость. Характеристикой ее является диаграмма статической остойчивости – зависимость поперечного восстанавливающего момента от угла крена .

Основные характеристики диаграммы:

- коэффициент поперечной начальной остойчивости , который служит мерой поперечной начальной остойчивости;

- максимальный поперечный восстанавливающий момент , определяющий предельную величину статически приложенного кренящего момента – запас статической остойчивости судна;

- угол крена , соответствующий максимуму восстанавливающего момента; с приближением статического крена к этой величине возникает непосредственная угроза опрокидывания судна;

- угол заката диаграммы (протяженность положительной части диаграммы при положительной начальной остойчивости);

- площадь, ограниченная положительным участком диаграммы и осью углов крена – запас динамической остойчивости судна.

Перечисленные меры остойчивости, имеющие размерность момента, являются абсолютными. Они позволяют оценить остойчивость данного судна в различных условиях.

При проектировании удобнее пользоваться относительными мерами, имеющими размерность длины:

- поперечное плечо статической остойчивости ;

- поперечная начальная метацентрическая высота ;

- максимальное плечо поперечной статической остойчивости ;

- максимальное плечо поперечной динамической остойчивости .

Равенство относительных мер остойчивости у разных судов характеризует их одинаковую сопротивляемость действию внешних кренящих моментов.

Остойчивость судна регламентируется правилами классификационных обществ.

По формальным соображениям прочность не относят к мореходным качествам судна, однако фактически непотопляемость существенно зависит от его прочности.

Общая прочность - способность корпуса судна выдерживать внешние нагрузки без разрушений и чрезмерных деформаций. Местная прочность обеспечивает водонепроницаемость наружной обшивки судна, палуб, платформ и переборок, препятствующих попаданию воды вовнутрь судна. Повреждения судна ведут к уменьшению его общей прочности вследствие разрушения отдельных прочных связей. Кроме того, при затоплении отдельных отсеков перераспределяется приложенная к судну внешняя нагрузка, что также угрожает общей прочности.

Возможное уменьшение общей прочности при повреждении судна практически ничем не компенсируется, так что общая прочность может быть обеспечена только более благоприятными внешними условиями (меньшей балльностью волнения, более благоприятными курсами относительно волнения и т.п.).

Общая продольная прочность рассчитывается на действие статического и динамического изгибающих моментов. Первый определяется статической постановкой на расчетную волну заданных параметров, второй учитывает динамические нагрузки при ходе судна против волн. Общая прочность считается обеспеченной, если предельный изгибающий момент , при котором наиболее удаленные от нейтральной оси связи корпуса нагружены до предела текучести, превышает расчетный изгибающий момент . Отношение называется коэффициентом запаса прочности.

Общие принципы разделения судна на отсеки.

Деление судна на водонепроницаемые отсеки - важнейшее конструктивное мероприятие по ограничению потерь запаса плавучести и остойчивости поврежденного судна. Это деление стало практически осуществимо после того, корпуса судов стали изготовлять из металла.

Эффективность деления корпуса судна на отсеки зависит от их размеров и расположения. Критерий рациональности такого разделения с точки зрения обеспечения непотопляемости – те изменения посадки, плавучести и остойчивости судна, к которым приводит затопление отсеков при различных вариантах повреждений.

Казалось бы, деление судна на большое количество малых отсеков наиболее безопасно. Однако увеличение числа отсеков ведет к увеличению массы судна, усложнению его конструкции и эксплуатации. Это неэффективно для военных кораблей, пассажирских и служебно-вспомогательных судов, а для грузовых судов просто неприемлемо.

При прочих равных условиях гибель судна от опрокидывания в результате потери поперечной остойчивости более опасна, чем гибель от потери плавучести с ограниченным креном и дифферентом.

Для военных кораблей одно из важнейших требований к делению на отсеки – обеспечение сохранения кораблем остойчивости при повреждениях до полного израсходования запаса плавучести. Вопрос рационального размещения поперечных переборок исследовал И.Г.Бубнов (1901). Он свел эту задачу к отысканию эквивалентного распределения, при котором затопление любого из отсеков вызывает одно и то же углубление носа или кормы (что больше). Наглядное изображение зависимости длины эквивалентного отсека от его положения по длине корабля – кривая эквивалентных длин отсеков, ординаты которой посредине длины каждого отсека равны самой его длине.

Для гражданских судов расположение переборок регламентируется правилами классификационных обществ. РС признает судно удовлетворяющим требованиям к посадке поврежденного судна, если оно разделено поперечными переборками так, что после аварийного затопления аварийная ватерлиния проходит ниже предельной линии погружения, которая проводится касательно к линии пересечения наружных поверхностей палубы переборок и борта судна. Предельная линия погружения в районе повреждения может входить в воду, но при этом все опасные отверстия вне района затопления должны находиться выше аварийной ватерлинии (не менее чем на 0.3 м).

С помощью предельной линии погружения строят кривую предельных длин затоплений. Ординаты этой кривой для любой точки по длине судна определяют максимальную длину условного отсека с серединой в данной точке, от затопления которого судно садится по ватерлинию, касательную к предельной линии погружения. Координаты зависят от коэффициента проницаемости отсека.

По правилам РС за расчетную принимается предельная длина затопления для коэффициента проницаемости 0.8 при исходной посадке без дифферента по грузовую ватерлинию деления судна на отсеки (при минимально допустимой высоте борта). Длина водонепроницаемого отсека (группы отсеков) не должна превышать значение предельной длины.