книги из ГПНТБ / Аксютин Л.Р. Контроль остойчивости морского судна

При расчетах остойчивости в число цистерн, учиты­ ваемых при подсчете влияния жидкого груза, включают­ ся те, в которых по условиям эксплуатации могут одно­ временно возникать свободные поверхности. Из числа возможных сочетаний цистерн со свободными поверхно­ стями выбирают такие, которые создают наибольший суммарный кренящий момент S6M от переливания жидкости при крене судна 30°. Для вычисления &М30 по каждой цистерне можно воспользоваться формулой

у— объемный вес жидкого груза в цистерне,

т/м3;

с„ = ———• — коэффициент полноты цистерны;

ат Ь-р сI*

ат— габаритная длина цистерны, м\ ст — габаритная высота цистерны, м\

пассажирского судна должна быть такой, чтобы при ре­ ально возможном скоплении пассажиров у одного борта, на самой верхней, доступной пассажирам палубе, угол крена был в два раза меньше угла заливания судна, или входа палубы в воду, или оголения скулы, смотря по тому,, какой угол меньше. В любом случае угол крена не дол­ жен превышать 10°. Суммарный крен от циркуляции и скопления пассажиров не должен превышать 3/4 углш заливания, или входа палубы в воду, или оголения ску­

29»

принимаемая равной 0,8 полного хода, м/сек; L —длина судна по грузовой ватерлинии, м.

Г л а в а II. ИЗМЕНЕНИЕ ОСТОЙЧИВОСТИ СУДНА

§ 7. ПРИЕМ ИЛИ ВЫГРУЗКА ГРУЗА

Остойчивость судна зависит от взаимного расположе­ ния ЦТ и ЦВ. Каждая из этих точек может менять свое положение в процессе эксплуатации судна. Например, ЦТ смещается вследствие расхода судовых запасов, ЦВ — в условиях волнения, при посадке на мель. Изме­ нение положения любой из этих характерных точек из­

в данном случае понимается любой вид нагрузки, в том числе топливо, судовые запасы и т. п.

Изменение метацентрической высоты при грузовых операциях с малым грузом определяется по формулам:

плюс, при выгрузке-—со знаком минус), г;

d — осадка судна до начала грузовых операций, м; öd — изменение осадки в результате грузовых опера­

ций, м;

:30

Новое значение метацентрической высоты /гн полу­ чается прибавлением к прежней метацентрической высо­ те поправки б/г с тем знаком, который получился при ре­

Новое значение плеч диаграммы статической остой­ чивости в случае приема (выгрузки) малого груза опре­ деляется по формуле

где /•—прежнее значение плеча статической остойчиво­ сти, м\

1\ — новое значение плеча статической остойчиво­ сти, м.

Если центр тяжести принимаемого (снимаемого) гру­ за не совпадает с диаметральной плоскостью судна, его прием (снятие) вызовет изменение посадки судна на угол крена

нужно принять для получения необходимого увеличения метацентрической высоты, по которой

______ Доh_______

Р = d + X — zp — li—о/i ’ ( 2 5 ) ’

где A — водоизмещение судна до приема балласта, т; бh — требуемое увеличение h, м;

d — осадка до приема балласта, м;

X— половина приращения средней осадки от приема балласта (приблизительно бывает от — до—- );.

ЗР

При погрузке (выгрузке) большого груза пользовать­ ся приведенными выше формулами нельзя. Расчет остой­ чивости в этом случае следует выполнять при помощи кривых теоретического чертежа (рис. 19).

По оси абсцисс откладывают начальное водоизмеще­ ние (до грузовых опе­ раций) и по нему опре­ деляют соответствую­ щую начальную осад­ ку d. Затем отклады­ вают по оси абсцисс вправо от начала ко­ ординат (при погрузке) или влево (при выгруз­ ке) вес принимаемого груза р и получают на оси ординат новое зна­

чение осадки d\. Значение /г при начальном водоизмеще­ нии Д должно быть известно. Тогда для осадки d снима­

Особенно тщательно надо рассчитывать остойчивость в случае принятия на палубу тяжеловесных грузов. Сле-

.дует по возможности точнее установить их вес и положе­ ние центра тяжести. Даже незначительная на первый взгляд ошибка в этих величинах может существенно по­ влиять на конечный результат.

§ 8. ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ГРУЗА

Перемещение груза в продольном и поперечном на­ правлениях изменяет посадку судна, но не влияет на его

•остойчивость. Перемещение в вертикальном направлении

:32

изменяет остойчивость судна, но не влияет на его посад­ ку. Перемещение груза р в вертикальном направлении приводит к изменению положения ЦТ, т. е. величины zg. Положение метацентра при этом не меняется. Изменение метацентрической высоты определяется по формуле

щаемого груза и килем судна, м;

Z\ — расстояние между килем судна и ЦТ груза по­ сле его перемещения, м.

Если груз поднимается, метацентрическая высота уменьшается, если опускается,— увеличивается.

Формулой (28) можно пользоваться при перемещении как большого, так и малого груза, в связи с тем, что из­ менение 1і происходит только за счет изменения zg. Ме­ тацентрический радиус и отстояние ЦВ от киля остаются

где Zgi — новое возвышение ЦТ судна, м.

Подвешенные грузы являются близкими по характеру своего влияния на остойчивость к грузам, перемещенным

до момента подъема находился на судне и его вес входил в величину А водоизмещения судна. Если же груз нахо­ дился вне судна (например, на барже), то при его подъ­ еме судовой стрелой или краном следует пользоваться формулой (20). При этом под величиной z p следует по­ нимать возвышение над килем точки подвеса груза, т. е. пока стрелы или крана.

При поперечном перемещении груза, если не изме­ няется возвышение его ЦТ над килем, изменение мета­ центрической высоты не происходит и возникает лишь кренящий момент

шимся на судне и входившим в величину водоизмещения, судна.

§ 9. ОБЛЕДЕНЕНИЕ

Существует несколько видов обледенения. Чаще все­ го обледенение возникает от водяных брызг, заносимых, на судно ветром. Интенсивность льдообразования в этом случае зависит от крутизны и высоты волн, силы п кур­ сового угла ветра, скорости хода и формы корпуса судна, температуры воздуха и воды. Обычно плотность льда, намерзаемого на судовых конструкциях, достигает- 0,85 г/см3. Лед, образующийся от брызг морской воды, имеет повышенную плотность и большую силу сцепления с судовыми поверхностями. В этом случае его плотность находится в пределах 0,93—0,96 г/см3. Такой вид обледе­ нения наблюдается при температуре воздуха от —4 до —7° С, силе ветра 6 баллов и более, температуре морской воды около 0°. При более низких температурах воздуха (—18°С и ниже) наблюдается другая форма обледене­ ния. Вследствие очень быстрого охлаждения водяных ка­ пель они приобретают форму ледяных кристалликов уже- в воздухе, не достигнув судовых поверхностей. Такое об­ леденение менее опасно, так как количество льда в этом случае не бывает большим, а плотность его невелика.

Лед, образующийся при заливании палубы большими' массами воды, имеет пористое строение. Интенсивность-

34

такого обледенения зависит от возможности стока воды за борт. Загромождение палубы различными судовыми конструкциями, наличие палубного груза, обледеневшие портики и шпигаты способствуют быстрому образованию

.льда на палубе.

Обледенение может происходить при замерзании вла­ ги, осаждающейся из атмосферы (например, при тума­ не). В этом случае прежде всего лед образуется на таке-

.лаже, рангоуте, антеннах и других высоко расположен­ ных частях судна. Наиболее интенсивное обледенение такого типа наблюдается при температурах воздуха от

— 1 до —5° С в густом тумане и при сильном ветре, но иногда бывает и при штилевой погоде. Опасность такого

•обледенения заключается прежде всего в высоком рас­ положении центра тяжести намерзающего льда. Очень часто при этом происходит обрыв антенн и судно лишает­ ся радиосвязи.

При обледенении возрастает водоизмещение, увели­ чивается возвышение ЦТ, смещаются ЦВ и метацентр. Обледенение происходит в основном выше главной палу­ бы и равносильно принятию все более увеличивающегося палубного груза. Вследствие обычно неравномерного распределения веса льда появляется крен и дифферент. Основная масса льда на небольших судах (вместимостью до 500 брт) при движении их против ветра и волны рас­ пределяется примерно следующим образом: на палубе и палубных механизмах 50—65%; на бортах и фальшбор­ тах 18—25%; на переборках-надстроек 7—12%; на ран­ гоуте и такелаже 8—15% и на прочих поверхностях

1- 2%.

Обледенение грозит прежде всего потерей остойчи­ вости, которая наступает у некоторых судов при дости­ жении веса льда около 2% от водоизмещения судна. Для сравнения отметим, что потеря плавучести происхо­ дит обычно при весе льда 15—40% от водоизмещения. Начальный крен при обледеним очень быстро достигает

•опасной величины. В лабораторных условиях, на моде­ лях, установлено, что опрокидывание может произойти при особо неблагоприятных условиях через 45 мин после начала обледенения. При направлении ветра с кормы метацентрическая высота уменьшается примерно в два раза медленнее, чем при ветре с носа, а центр тяжести образующегося льда располагается ниже. Наиболее

опасно направление ветра в бейдевинд около 30°. При этом образуется много льда с наветренного борта на ран­ гоуте и такелаже. Судно в этом случае опрокидывается при вдвое меньшем количестве льда по сравнению с ве­ сом льда, образовавшегося при ветре прямо по носу.

удобнее осуществлять в этом случае по периоду бортовой качки (см. § 19). Необходимо немедленно организовать околку льда, начиная ее сверху, а судно привести в наи­ более подходящее по обстановке положение относитель­ но ветра и волнения. Для освобождения палуб, надстроек и оборудования ото льда можно использовать пар, горя­

поверхностей и 15 кг на 1 м2 площади парусности. Такие нормы применяются для судов, плавающих севернее 66°30' с. ш. и южнее 60° ю. ш. В остальных районах зим­ ней сезонной зоны нормы обледенения в два раза меньше.

Фактическое обледенение часто значительно превы­ шает предусмотренное нормами. Так, на СРТМ «Мер­ курий» при обледенении в проливе Скагеррак фактиче­ ский вес льда составил почти 74 г вместо 17 т по нормам.

Врезультате значение /г0 стало ниже расчетной на 19 см

икритерий погоды К уменьшился до величины 0,57. Во время экспедиции на СРТ «Академик Бэр» в 1968—

1969 г г . на Дальнем Востоке количество льда на верти­ кальных поверхностях превышало 47 кг, а на горизон­ тальных— 57 кг на 1 м2.

Морская практика знает немало случаев опрокиды­ вания судов в условиях сильного обледенения. Примером аварии такого рода служит гибель 19 января 1965 г. че­ тырех средних рыболовных траулеров «Боксптогорск», «Севск», «Себеж» и «Нахичевань» в Беринговом море. Опрокидывание произошло в условиях 10—12-балльного ветра, сопровождавшегося морозами до 21°.

В декабре 1962 г. западногерманское судно с грузом целлюлозы в трюмах и на палубе во время шторма, со­

36

провождавшегося обледенением, получило крен 40—45° на наветренный борт. Только после потери части палуб­ ного груза крен судна уменьшился.

Опрокидывание судна возможно не только при исклю­ чительно тяжелых гидрометеорологических условиях.

—17°С. Произведенное расследование привело к выводу, что вероятнейшая причина гибели траулера — обледене­ ние, приведшее к потере остойчивости.

§ 10. ПЕРЕХОД СУДНА В ВОДУ ДРУГОЙ СОЛЕНОСТИ

Переход судна в воду другой солености и, следова­ тельно, другой плотности вызывает изменение его осад­ ки. Значение zg при этом остается прежним, но происхо­ дит перемещение метацентра, т. е. увеличение или умень­ шение zm. Следовательно, изменение солености воды приводит к изменению метацентрической высоты на ве­ личину, равную изменению zm. Расчет изменения мета­ центрической высоты может быть выполнен по формуле

Изменение бh зависит от характера кривой zm и осад­ ки. При переходе из морской воды в пресную у судов с малой осадкой обычно происходит уменьшение мета­ центрической высоты, а при больших осадках мож,ет происходить некоторое ее увеличение. При переходе из пресной воды в соленую характер изменения будет об­ ратный. Обычно изменения бh незначительны, а для су-

дов с соотношением — около 2,5 близки к нулю. Значе­

ния у для некоторых морей приведены в табл. 10.

37

§ II. ВЛИЯНИЕ ЖИДКОГО ГРУЗА

Влияние жидкого груза на остойчивость судна воз­ можно в двух вариантах. Первый вариант: танк с жидким грузом запрессован, т. е. груз заполняет более 95% объ­ ема танка. В таком случае его влияние на остойчивость аналогично твердому закрепленному грузу. Второй ва­ риант: танк с жидким грузом не запрессован, груз имеет свободную поверхность и при качке может перемещаться. В этом случае его влияние на метацентрическую высоту выразится формулой

bh = , (34)

где уж — объемный вес жидкого груза, т/м3-,

k — безразмерный коэффициент, зависящий от фор­ мы свободной поверхности; его значения приве­

Инструкцией по приему и расходованию жидких грузов.

38