3. Контроль плавучести и остойчивости судна

3.1 Оценка остойчивости судна

Остойчивость судна, согласно требованиям Морского Регистра считается достаточной, если расчетная аппликата ЦТ судна меньше либо равна критической (допускаемой) при данном водоизмещении судна, т.е. если выполняется условие:

Z_gр ≤ Zg ^доп

Или если расчетная метацентрическая высота h будет больше критической (допусуаемой):

h_o ≥ h ^доп

где ho – начальная метацентрическая высота без поправок на влияние свободных поверхностей жидких грузов.

Допускаемая аппликата ЦТ определяется по таблице возвышений ЦТ (приложение 4) в зависимости от водоизмещения судна и условий плавания ( без обледенения или при обледенении и на промысле).

Влияние свободных поверхностей жидких грузов учитывается путем введения поправки к коэффициенту начальной остойчивости – Σ δmh_і (тм).

Поправочный момент δmh на влияние свободных поверхностей жидких грузов распрессованных цистерн определяется по таблице приложения 1.

Для цистерны № 5 δmh₁ = 445 тм

Для цистерны №15 δmh₂ = 151 тм

Для цистерны №16 δmh₃ = 197 тм

Суммарная поправка на влияние свободных поверхностей:

Σ δmh_і = δmh₁ + δmh₂ + δmh₃ = 445 = 151 = 197 = 803 тм

Получаем условную аппликату ЦТ судна с учетом влияния свободных поверхностей жидких грузов:

Z_g^усл = Z_gр + δZ_g = Z_gр + Σ δmh_і/∆₁= 5,90 = 803 / 4603 = 5,90 + 0,17 = 6,07 м

Можно призвести расчет и другим способом:

Статический момент масс судна относительно основной плоскости искусственно увеличиваем на величину суммарного поправочного момента:

М_Z ^усл = М_Zі + Σ δmh_і = 27150 + 803 + 27950 тм

Полученный условный статический момент делим на весовое водоизмещение судна и получим условную аппликату ЦТ судна с учетом влияния свободных поверхностей жидких грузив.

Z_g^усл = М_Z ^усл / ∆₁ = 27950 / 4603 = 6,07 м

Условие остойчивости с учетом влияния свободных поверхностей жидких грузов выглядит так:

Zg^усл ≤ Zg ^доп

По таблице допускаемых возвышений ЦТ определяем, что при водоизмещении

∆₁ = 4603 т , Zg ^доп = 6,37 м , т.к. Z_g ^усл = 6,07 м ≤ Z_g ^доп = 6,37 м , то судно остойчиво.

При невыполнении этого условия необходимо принять меры по понижению ЦТ судна путем принятия балласта в цистерны №6 и №7 и произвести перерасчет аппликаты ЦТ судна с учетом массы забортной воды в этих цистернах. Цистерны №6 и №7 заполнены до края, поэтому, учитывать поправку на влияние свободных поверхностей жидких грузов для этих цистерн не нужно.

Для этого составляем таблицу № 2а «Судно с жидким балластом» и проводим перерасчет.

№ п/п	Наименование статей нагрузки	Масса , т m	Координаты ЦТ , м			Статические моменты , тм
			X	Z	MX		MZ
1	Нагрузка судна
2	Балласт в ДТ №
	∆2

Определяем координаты ЦТ судна: Xg = M_X / ∆₂

Zg = M_Z / ∆₂

Оцениваем остойчивость судна после приема балласта.

Получаем условную аппликату ЦТ судна с учетом влияния свободных поверхностей жидких грузов: Zg ^усл = Zg _р + δZg Далее. по таблице допускаемых возвышений ЦТ проводим оценку остойчивости как говорилось выше.

3.2 Определение характеристик судна по кривым элементов теоретического чертежа

Для выполнения дальнейших расчетов по остойчивости и посадке судна определим характеристики судна по кривым элементов теоретического чертежа (гидростатические кривые приложение №5). Чтобы воспользоваться кривыми, сначала необходимо определить объемное водоизмещение судна. Из уравнения плавучести: ∆ = ρ•V

откуда V = ∆₁/ρ = 4603 / 1,025 = 4500 м³

где: ρ = 1,025 т/м³ – плотность морской воды.

Кривая объемного водоизмещения V построена в масштабе 1 см = 400 м\ горизонтальная ось кривых градуирована в сантиметрах (см). Чтобы воспользоваться кривыми нужно найти скольким сантиметрам на оси соответствует водоизмещение V = 4500 м³. Для этого объемное водоизмещение делим на масштаб кривой V:

n = 4500 / 400 = 11,3 см

Рис.5

На оси абсцисс находим точку А (Рис. 5), соответствующую 11.25 см и из полученной точки восстанавливаем перпендикуляр до пересечения с кривой V (точка а). Через полученную точку поводим горизонтальную линию, пересекающую все кривые в точках b, с, e, m, k, f, q . Отрезку og вертикальной оси соответствует средняя осадка судна d = 5,10 м.

От вертикальной оси осадок замеряем отрезки до соответствующих кривых в сантиметрах, а затем, умножаем длину отрезка на масштаб кривой.

Рис. 5

1. Средняя осадка :

d = отрезок og (см) ∙ 0,5 = 10,2 см ⋅ 0,5 м = 5,10 м

2. Возвышение центра величины над основной плоскостью Z_С. Отрезок ge равен 5,6 см, масштаб кривой 1 см = 0,5м. Отсюда:

Аппликата ЦВ ………………………… Z_c = 5,6 ⋅ 0,5 = 2,8 м

4. Коэффициент общей полноты Сь. Отрезок gk равен 6,1 см, масштаб кривой 1 см = 0,1 м.Отсюда:

Коэффициент общей полноты……… C_B = -0,1 = 6,1⋅0,1 = 0,61

5. Продольный метацентрический радиус R. Отрезок gm равен 6,75 см, масштаб кривой 1 см = 20 м. Отсюда:

Продольный метацентрический радиус R = 6,75⋅20 = 135 м

6. Площадь действующей ватерлинии S. Отрезок gc .

7. Возвышение метацентра над основной плоскостью Zm. Отрезок gb равен 13,4 см, масштаб кривой 1 см = 0,5 м.

Аппликата поперечного метацентра… Z_m= 13,4 -0,5 = 6,7 м

8. Значение абсциссы центра площади ватерлинии X_f измеряется от вертикальной оси 0(мидель – шпангоута) справа от чертежа кривых элементов. Отрезок от миделя до т.f равна 5,1 см, масштаб кривой 1 см = 1 м. Т.к.точка расположена слева от вертикальной линии то абсцисса центра величины X_f смещена в корму, а это значит, что отрезок следует подставлять в формулу со знаком «-». Тогда:

Абсцисса ЦТ площади ВЛ …………… X_f = - 5,1 ⋅ 1 = - 5,1 м

9. Значение абсциссы центра величины Х_с измеряется от вертикальной оси справа от чертежа кривых элементов. Отрезок от миделя до т.q равен 1,6 см, масштаб кривой 1 см = 1 м. Т.к. точка q расположена слева от вертикальной линии, то абсцисса центра величины Х_с смещена в корму от миделя и отрезок следует подставлять в формулу со знаком «-». Тогда:

Абсцисса ЦВ…………………………… X_c = -1,6 ⋅ 1 = - 1,6 м

3.3 Оценка плавучести судна

Оценка плавучести судна производится путем сравнения средней осадки судна в расчетном случае нагрузки с осадкой по соответствующую грузовую марку.

Согласно «Информации об остойчивое ти», осадка судна при плавании по грузовую марку d_гм = 5,6 м. Осадка судна в расчетном случае определена в п. 3.2 данного пособия и равна d = 5,1 м. Т.к. расчетная осадка d =5,1 м < dгм = 5,6 м, то плавучесть судна обеспечена.

3.4 Вычисление поперечной метацентрической высоты.

Поперечная метацентрическая высота определяется по формуле:

h = r + Z_c - Z_g или h = Z_m - Z_g На флоте предпочитаю использовать вторую формулу.

Остойчивость судна обеспечена если:

h > h ^доп

Начальная метацентрическая высота без учета влияния свободных поверхностей жидких грузов:

h_o = Z_m – Z_g =6,7 – 5,9 = 0,80 м

с учетом влияния свободных поверхностей жидких грузов определяется:

h^исп = h_o – Σ δmhі/∆₁ = 0,80 – 0,17 = 0,63 м

Допускаемая поперечная метацентрическая высота

h ^доп = Z_m - Z_g^доп = 6,70 – 6,37 = 0,33 м

Допускаемая аппликата ЦТ Z_g^доп = 6,37 м определена по таблице приложения №4 в зависимости от водоизмещения судна.

Т.к. исправленная поперечная метацентрическая высота больше допустимой: h^исп = 0,63 м > h^доп = 0,33 м , то остойчивость судна согласно требованиям Морского Регистра обеспечена.

При невыполнении этого условия принимаются меры по увеличению метацентрической высоты путем принятия балласта в днищевые цистерны или перемещением грузов из высоко расположенных грузовых помещений в нижние.