Часть II: Расчет аварийной посадки и остойчивости.

2.1 Условные обозначения:

Δ- объемное водоизмещение неповрежденного судна;

S - площадь исходной ватерлинии;

V - объем затопленного отсека по исходную ватерлинию с учетом

коэффициента проницаемости;

s - площадь поверхности воды в затопленном отсеке (потерянная

площадь ватерлинии);

S-s - площадь поврежденной ватерлинии;

d - изменение осадки после затопления отсека;

X_f - абсцисса центра тяжести площади исходной ВЛ;

X_f1 - абсцисса центра тяжести площади поврежденной ВЛ;

Y_f1 - ордината центра тяжести площади поврежденной ВЛ;

X_р,Y_р, Z_р - координаты центра тяжести затопленного отсека;

X_s, Y_s - координаты центра тяжести площади потерянной ВЛ;

X_с1, Y_с1 - координаты центра величины поврежденного судна;

I_x, I_у- моменты инерции площади ВЛ;

I_y1,I_x1 - моменты инерции потерянной площади ватерлинии.

2.2 Общие положения.

Определение аварийной посадки и остойчивости судна после затопления одного или нескольких водонепроницаемых отсеков называется расчетом непотопляемости.

При затоплении одиночных отсеков метод расчета непотопляемости зависит от категории отсека.

Затопленные отсеки подразделяются на три основные категории: (рис.4):

Отсек первой категории -полностью затопленный не сообщающийся с забортной водой. Эти отсеки не имеют свободной поверхности.

Отсек второй категории -затопленный частично и не сообщающийся с забортной водой . В них имеются свободные поверхности, отрицательно влияющие на остойчивость судна.

Отсек третьей категории - затопленный частично, сообщающийся с забортной водой и открытый сверху.

В этих отсеках объем поступающей воды в процессе затопления непрерывно увеличивается до установления ватерлинии равновесия. В них также имеются свободные поверхности.

Наиболее опасным с точки зрения аварийной посадки и остойчивости судна после аварии является отсек третьей категории.

1 1 2

А)

Б)

В)

Рис.4. Затапливаемые отсеки:

А) затопленные полностью; Б) затопленные частично и

несообщающиеся с забортной водой; В) затопленные

частично, сообщающиеся с водой и открытые сверху.

1 – платформы; 2 – уровень воды.

2.3 Способы расчета непотопляемости.

1. Способ приема груза (способ переменного водоизмещения).

В этом случае масса воды, поступившей в отсек, рассматривается как принятый груз. При этом изменяются: водоизмещение, координаты центра тяжести и центра величины, поперечная и продольная метацентрические высоты, средняя осадка, углы крена и дифферента. Он применяется при затоплении отсеков первой и второй категорий.

2. Способ исключения (способ постоянного водоизмещения).

В этом случае объем воды, поступившей в отсек, исключается из основного корпуса судна, так как объем корпуса между начальной и аварийной ватерлиниями равен исключенному объему, исходя из условия равновесия судна. Таким образом объем погруженного корпуса судна остается неизменным, а водоизмещение постоянным. При этом изменяется форма погруженного корпуса, координаты центра величины и координаты центра тяжести (если нагрузка судна в процессе аварии не изменилась и все грузы закреплены).

Этот способ используется при затоплении отсеков третьей категории.

Оба способа расчета непотопляемости независимо от категории затопленных отсеков дают одинаковые характеристики, характеризующие положение судна после затопления отсека: среднюю осадку, углы крена и дифферента, коэффициенты остойчивости

(h₁ =h₂ ; _  _.

Что же касается других величин, например метацентрических высот, то их значения, найденные двумя разными способами, различны. Метацентрические высоты h₁ и H₁, определенные способом переменного водоизмещения, меньше метацентрических высот h₂ и Н₂, найденных способом постоянного водоизмещения.

Параметры посадки аварийного судна, рассчитанные двумя методами, будут одинаковыми, так как одинаковы коэффициенты остойчивости.

Следует отметить, что метод переменного водоизмещения не используется для расчета непотопляемости при затоплении отсеков третьей категории, т.к. в этом случае он более трудоемкий по сравнению с методом постоянного водоизмещения.

В курсовом проекте необходимо произвести расчет непотопляемости методом постоянного водоизмещения.

При определенном объеме воды влившейся в отсек V необходимо учесть, что он будет меньше теоретического объема затопленного отсека V_т, так как часть отсека занята набором, оборудованием, грузом и т.п.

Поэтому следует учесть коэффициент проницаемости, под которым понимается отношение фактического объема воды в затопленном отсеке при полном его затоплении и теоретическому объему отсека:

,

В соответствии с Правилами классификации и постройки морских судов коэффициенты проницаемости для различных помещений следующие:

0,85 - для машинных отделений, помещений. занятых механизмами, электростанциями, технологическим оборудованием;

0,60 - для помещений, занятых грузами или запасами, а также предназначенных для перевозки жидких грузов или запасов;

0,95 -для помещений обычно не занятых существенным количеством грузов или запасов; для помещений, занятых порожней колесной техникой, порожними контейнерами или другими грузами, имеющими высокую проницаемость;

0,98 - для пустых цистерн и цистерн, предназначенных только для балластировки забортной водой;

0,80 - для грузовых помещений накатных судов.

Таким образом, количество воды, влившейся в отсек, будет тем меньше, чем меньше проницаемость отсека и осадка судна до аварии

V =  V_т

К

Z

Z

ак следует из сущности метода постоянного водоизмещения, объем затопленного отсека V_т и количество влившейся воды  определяются при исходной осадке до аварии (рис.5). По исходной осадке определяются x_c, x_f, q, , S с КЭТЧ.

F₁

V

d

ВЛ₁

F

ВЛ₀

C₁

Z_c1

C

Z_p

С₁

С

d₀



O

O

Y_C1

Y

X

X_C1

X_P

Y_P

X_f1

F₁

Y_f1

F

X



Y_S

S-s

X_f

X_S

s

Y

Рис.5 Расчет непотопляемости методом постоянного водоизмещения.

Координаты центра тяжести затопленного отсека определяются по чертежам бокового вида и сечения танка в плане геометрическим построением, как это делалось при определении координат центра тяжести грузов в первой части курсового проекта.

Во время аварии, связанной с затоплением отсека или группы отсеков, изменяются посадка судна (осадка, углы крена и дифферента), поперечная и продольная метацентрические высоты, диаграммы статической и динамической остойчивости. Эти параметры подлежат вычислению в процессе расчета непотопляемости. При затоплении любого отсека или группы отсеков непотопляемость считается обеспеченной в соответствии с Правилами Регистра, если аварийная ватерлиния ни в одной точке не пересекает палубу водонепроницаемых переборок (предельную линию погружения), начальная метацентрическая высота судна в конечной стадии затопления для ненакрененного положения, определенная методом постоянного водоизмещения, должна быть не менее 0,05м, угол крена при несимметричном затоплении не должен превышать 20^о до принятия мер по спрямлению судна, протяженность участка диаграммы статической остойчивости с положительными плечами должна быть не менее 30^о при симметричном и 20^о при несимметричном затоплении отсека.