6. Расчет водоизмещения судна

Чтобы правильно определить при приеме – сдаче вес груза на борту методом драфт-сюрвея необходимо с максимальной точностью провести расчет весового водоизмещения судна «D». Такой расчет проводится с помощью грузовой шкалы.

Грузовая шкала (рис. 2.6) построена для посадки судна прямо и на ровный киль без учета изгиба корпуса, поэтому при расчете водоизмещения D по грузовой шкале необходимо ввести поправки.

Расчет водоизмещения судна по грузовой шкале ведется в такой последовательности:

1. По маркам углубления Т_ну и Т_ку рассчитываются средняя осадка Т_{ср у} и дифферент d_у.

; .

2. По грузовой шкале определяется водоизмещение D_о при средней осадке Т_{ср у}.

3. Определяется поправка на дифферент и обводы к водоизмещению D_о, найденному по грузовой шкале для средней осадки _{Тср у}:

, (2.5)

где М_н и М_к – моменты, дифферентующие судно на 1 см, снимаемые грузовой шкалы при осадках носом и кормой соответственно;

d_у – дифферент, определенный по маркам углубления;

x_f – абсцисса ЦТ ватерлинии с гидростатических кривых (рис. 3.6).

Дополнительная поправка на изгиб корпуса приближенно определяется выражением:

ΔD_изг = 0,74 q f , (2.6)

где f – стрелка прогиба корпуса в сантиметрах:

f = (Т_м – Т_ср)100,

а Т_м определяется по миделевым маркам углубления как средняя осадка по отсчетам правого и левого борта:

На некоторых грузовых шкалах дается шкала водоизмещения только для стандартной плотности ρ = 1,025 т/м³. В этом случае вводится еще поправка на фактическую плотность забортной воды ρ_ф :

(2.7)

Окончательное значение водоизмещения найдется как сумма:

D = D_шк + ΔD_диф + ΔD_изг + ΔD_пл, (2.8)

где D_шк – водоизмещение, определенное по грузовой шкале.

Все поправки суммируются со своими знаками, и последняя из них учитывается, только если D_шк определено не для фактической, а для стандартной плотности пресной воды. .

Пример расчета элементов нагрузки судна приведен в [18].

7. Изменение осадки судна при приеме и снятии груза

При приеме на судно груза, массой m, его осадка увеличится, а дополнительно вошедший в воду объем вытеснит такую же массу воды .

Рассмотрим сначала прием малого груза. Под малым будем понимать груз, вызывающий такое изменение осадки, в пределах которого борта судна можно считать прямостенными и площадь ватерлинии постоянной (рис. 2.8).

Рис. 2.11. Изменение осадки, координат центра тяжести

и центра величины судна при приеме малого груза:

а) – поперечный разрез судна; б) – продольный разрез судна.

На практике считается, что условие прямостенности при приеме малого груза для транспортных судов выполняется, если масса груза не превосходит 10 % от весового водоизмещения судна.

В таком случае вошедший в воду добавочный слой объемного водоизмещения будет представлять собой вертикальный цилиндр с площадью основания, равной площади ватерлинии , и высотой, равной изменению осадки . Объем этого цилиндра , а дополнительная масса воды, вытесненной судном, будет . Приравнивая ее массе принятого груза, получим:

, т, (2.9)

откуда найдем изменение осадки

,м. (2.10)

Равенство (2.9) позволяет найти массу груза , прием которого изменяет осадку судна на 1 см. Полагая , м, получим:

, т/см. (2.11)

Эта величина называется числом тонн на сантиметр осадки. Поскольку S зависит от осадки, величина также является функцией осадки и ее значения приводятся на грузовой шкале судна. Зная , изменение осадки от приема груза массы можно найти по выражению:

, м. (2.12)

Величиной пользуются при малых изменениях осадки.

Если прием груза происходит в произвольном месте, то, вообще, судно изменит не только осадку, но и получит наклон. Найдем условие, при котором прием груза вызовет только параллельное погружение судна. После приема груза к уравновешенным силам веса и плавучести добавятся еще две силы: вес принятого груза и добавочная сила плавучести. При малом добавочном объеме, образованном вертикальным погружением судна, центр тяжести (ЦТ) его находится на вертикали, проходящей через ЦТ площади ватерлинии, определяемый абсциссой . Следовательно, чтобы добавочные силы не создавали пары, наклоняющей судно, ЦТ принимаемого груза, также должен находиться на этой вертикали. Таким образом, чтобы при приеме малого груза судно не получило наклонений, необходимо груз принимать на одной вертикали с ЦТ площади ватерлинии .

В случае приема большого груза изменение осадки может быть определено либо по кривым элементам теоретического чертежа, либо по грузовой шкале, как разность между осадками, соответствующими водоизмещениям после приема груза и до приема. Условие параллельного погружения судна при приеме большого груза состоит также в приеме груза на одну вертикаль с (ЦТ) добавочного слоя водоизмещения, где его положение определяется абсциссой

, м, (2.13)

где и относятся к водоизмещению после приема груза, а и – до приема.

Если принимается несколько грузов, то следует рассматривать прием одного эквивалентного груза суммарной массы с общим ЦТ всех грузов. Полученные формулы справедливы и для случая снятия или расходования груза, при этом только массу следует считать отрицательной величиной и, следовательно, также будет отрицательным.