Глава 2 расчеты нагрузки и посадки судна

2.1 Посадка судна и параметры посадки

Положение судна относительно поверхности воды называется посадкой.

Посадку судна характеризуют параметры посадки в виде линейных и угловых величин, к которым относится осадки дифферент , углы крена и дифферента . (Рис. 2.1).

Рис. 2.1. Посадка судна с креном и дифферентом

Контроль за посадкой судна во время эксплуатации осуществляется по маркам углубления (Рис. 2.2).

Рис. 2.2. Определение осадок по маркам углубления

Осадка Т отличается от углубления и рассчитывается по формулам:

,

, (2.1)

,

где – толщина горизонтального киля, м;

, – расстояние от марок углубления до носового и кормового перпендикуляра и миделя, м.

– угол дифферента, град.

2.2 Расчет водоизмещения и грузового плана судна и геометрических характеристик подводной части корпуса.

Расчет водоизмещения производиться по судовой технической документации при проеме-снятии груза, изменению солености воды, переносе груза и т.д.

При приеме-снятии малого груза массой «m» изменение осадки судна можно найти по формуле:

+-, м.,

где т/см.- число тонн на 1 см осадки.

При переходе судна из морской воды в пресную изменение осадки можно рассчитать по формуле

где - весовое водоизмещение судна, м.

Для определения веса Р и координат и груза используют чертежи размещения груза Рис. Б.2.(Славянск) и таблицу Б.2 грузовых помещений (Славянск).

Грузовой план (каргоплан)обычно составляется перед погрузкой судна и представляет собой схему размещения груза и запасов с целью рационального использования грузовместимости и обеспечения нормальной посадки и остойчивости судна.

Расчеты по загрузке судна обычно производится в табличной форме на отход и приход судна.

Пример расчета посадки судна после загрузки приведен в таблицах 2.1 и 2.2

Таблица 2.1 – Расчет абсциссы и аппликаты центра тяжести судна

Статья нагрузки	На отход
	Масса, т	Плечи, м			Моменты, тм
		x	z
Судно перед загрузкой	5290,8	-10,46	8,65	-55341,8		45765,4
Судовые запасы	703,4	-7,06	2,35	-4966,0		1653,0
Груз	7100,0	7,73	5,95	54934,0		42269,0
СУДНО НА ОТХОД	13094,2	-0,41	6,85	-5373,85		89687,4

Таблица 2.2 Расчет посадки судна, после загрузки

Наименование величин	Обозначения и формулы	Значения величин
		Отход	приход
Водоизмещение судна, т	D (из табл. 2.1)	13094,2	12487,3
Абсцисса центра тяжести судна, м	(из табл. 2.1)	-0,41	-0,246
Объемное водоизмещение,	V=D/1.008	12990,3	12338,2
Средняя осадка судна, м	(по грузовой шкале)	6,9	6,62
Число тонн на см осадки, т/см	q (по грузовой шкале)	22,47	22,23
Момент, дифферентующий на сантиметр, тм/см	Мсм (по грузовой шкале)	170,01	165,01
Абсцисса центра величины, м	хс (по кривым элементам)	-0,2	-0,13
Абсцисса центра тяжести площ. ватерлинии, м	хf (по кривым элементам)	-1,5	-1,25
Аппликата поперечного метацентра, м	zm (по кривым элементам)	8,53	8,56
Коэффициент общей полноты	(по кривым элементам)	0,661	0,661
Дифферент судна, м	d = D(xg-xc)/(100Mсм)	-0,162	-0,087
Осадка судна носом, м	Тн = Тср+(0,5-xf/L)d	6,81	6,57
Осадка судна кормой, м	Тк = Тн -d	6,98	6,66

При расчетах загрузки и посадки судна используются следующие судовые документы:

• кривые элементов теоретического чертежа (гидростатические кривые);

• таблицы гидростатических кривых:

• строевые по шпангоутам и ватерлиниям;

• масштаб Бонжана;

• грузовая шкала;

• диаграмма осадок носом и кормой;

• чертеж размещения груза;

• таблицы грузовых помещений;

• таблицы объемов отсеков.

.

Для расчета посадки судна во время эксплуатации наиболее широко используется диаграмма осадок носом и кормой (рис. 2.3) .

Рис. 2.3 Диаграмма осадок носом и кормой (диаграмма дифферентов).

Рассмотрим решение некоторых практических задач с помощью диаграммы дифферентов.

1. По составленному грузовому плану рассчитана нагрузка судна: водоизмещение Δ и статический момент водоизмещения относительно миделя 𝑀𝑥=Δ∙𝑥g. Определить посадку судна. Откладывая по вертикальной оси диаграммы водоизмещение, а по горизонтальной – момент, находим точку, изображающую нагрузку судна. Пользуясь сеткой кривых 𝑑н и 𝑑к, по найденной точке, при необходимости интерполируя между кривыми, прочитываем осадки носом и кормой для рассчитанного состояния нагрузки. Обратная задача (по заданной посадке 𝑑н и 𝑑к определить водоизмещение Δ и момент 𝑀𝑥) решается в обратном порядке: по 𝑑н и 𝑑к определяем точку на диаграмме, по которой прочитываем Δ и 𝑀𝑥.

2. Определить посадку судна после приема груза массой с абсциссой центра тяжести 𝑥𝑚. Точку, изображающую первоначальную нагрузку или соответствующую первоначальную посадку, смещаем по вертикали вверх на величину 𝑚 и по горизонтали на величину момента 𝑚 ∙ 𝑥𝑚 вправо, если она положительна, или влево, если она отрицательна. По полученной новой точке прочитываем новую посадку по кривым 𝑑н и 𝑑к.

3. Перенос груза по длине судна. Судно имеет посадку, определяемую осадками 𝑑н и 𝑑к > 𝑑н, т.е. с дифферентом на корму. Определить, сколько балласта надо перекатать из ахтерпика в форпик, чтобы посадить судно на ровный киль. Расстояние, измеряемое между их центрами тяжести, составляет 𝑙𝑥 = (𝑥₂ − 𝑥₁). По осадкам 𝑑н и 𝑑к находим на диаграмме соответствующую точку. Так как при перекачке балласта водоизмещение судна меняться не будет, то эта точка будет перемещаться только по горизонтали и ее надо переместить до линии нулевого дифферента. Прочитав для этой точки момент 𝑀𝑥 ′, а также момент 𝑀𝑥 для первоначальной точки, найдем момент 𝛿𝑀𝑥 = 𝑀𝑥 ′ − 𝑀𝑥, который надо создать перемещением балласта, откуда и определим массу балласта

(2.2)

4. Определить массу и абсциссу центра тяжести принятого груза, если до его приема осадки были 𝑑_н и 𝑑_к, а после приема стали 𝑑_н1 и 𝑑_к1. По осадкам находим водоизмещение 𝐷 и момент 𝑀_𝑥 до приема груза и 𝐷_1, и 𝑀_𝑥1 после приема, откуда определяем массу груза 𝑚 = 𝐷₁ − 𝐷 и абсциссу его центра тяжести

(2.3)

Как уже было указано, задачи по диаграмме дифферентов решаются на основе равенства абсцисс (ЦТ) и (ЦВ) судна. В случае посадки судна с большим дифферентом может потребоваться уточнение результата путем исправления момента по выражению

(2.4)

в котором дифферент находится из предварительного определения посадки для водоизмещения Δ и момента 𝑀_𝑥.

(2.5)

В этом случае снятые с диаграммы по осадкам 𝑑_н и 𝑑_к значения водоизмещения Δ и момента 𝑀_𝑥 будут приведенными, а их действительные значения найдутся по выражениям

(2.6)

где Δ_пр и 𝑀_𝑥пр – значения, снятые с диаграммы по осадкам 𝑑_н и 𝑑_к;

𝜌₁ – плотность заборной воды, т/м³;

𝜌 – плотность, воды, для которой построена диаграмма, т/м³.