5. Условия равновесия плавающего судна, запас плавучести, грузовая марка. Информация о непотопляемости.
На судно, плавающее неподвижно в положении равновесия на спокойной поверхности воды, действуют следующие силы (рис. 1.4);
-
сила веса всех его частей, которые
приводятся к их равнодействующей - силе
веса суднаP=Δg,
направленной вертикально вниз и
приложенной в центре тяжести (ЦТ) судна
G
(Xg,
Уg,
Zg);
-
Рис.
1.4. Силы, действующие на плавающее судно
На корпус движущегося судна действуют, кроме того, гидродинамические силы давления воды, имеющие также не только горизонтальные, но и вертикальные составляющие. Однако при решении большинства задач статики судна подъемной силой корпуса, обусловленной гидродинамическими силами давления воды, пренебрегают. Эти силы учитывают только в некоторых специальных задачах статики, например в задачах, связанных с остойчивостью глиссирующих судов.
Основным физическим законом, определяющим плавучесть судна, служит закон Архимеда, согласно которому сила веса судна равна силе плавучести, а масса (водоизмещение судна Δ) равна массе вытесненной им воды;
;
.
Формулы являются математическими выражениями первого условия равновесия плавающего судна.
Из теоретической механики известно, что для равенства двух сил необходимо и достаточно, чтобы они были равны по абсолютной величине и направлены противоположно друг другу по прямой, соединяющей точки их приложения. В данном случае обе силы - сила веса и сила плавучести - направлены вертикально; следовательно, вторым условием равновесия плавающего судна является расположение точек приложения этих сил - ЦТ и ЦВ - на одной вертикали, т. е. на одном перпендикуляре к плоскости ватерлинии. Уравнение плоскости ватерлинии может быть записано в виде:
Из аналитической геометрии известно, что прямая, соединяющая точки G и С, будет перпендикулярна плоскости, выраженной уравнением, в том случае, когда удовлетворяются следующие уравнения:
Уравнения выражают второе условие равновесия плавающего судна. В совокупности уравнения называют системой уравнений равновесия судна.
Если судно сидит прямо и на ровный киль (Θ = ψ = 0), то уравнения равновесия принимают вид:
Грузовые марки.
Применяют следующие грузовые марки, отмечающие положение ГВЛ судна при его загрузке в различных зонах, районах и в разные сезонные периоды плавания:
- марки для судов с минимальным надводным бортом, а также с минимальным лесным надводным бортом;
- марки для парусных и для пассажирских судов;
- марки для грузовых судов с избыточным надводным бортом.
На рис. 1.14 в качестве примера рассматриваются марки, наносимые на судах с минимальным надводным бортом, совершающих международные рейсы. Эти марки представляют собой горизонтальные линии длиной 230мм. наносимые перпендикулярно вертикальной линии, проведенной на расстоянии 540 мм в нос от центра кольца грузовой марки.
Летняя грузовая марка, обозначаемая буквой Л, соответствует летнему надводному борту и наносится на одном уровне с горизонтальной линией, проходящей через центр крута. Зимней грузовой маркой, обозначаемой буквой 3, отмечают зимний надводный борт. который получается увеличением летнего надводного борта на 1/48 летней осадки. Зимняя грузовая марка ЗСА соответствует зимнему надводному борту для Северной Атлантики, назначаемому для судов длиной менее 100 м и получаемому увеличением зимнего надводного борта на 50 мм. Требуемое Правилами о грузовой марке морских судов увеличение зимнего надводного борта по сравнению с летним объясняется более суровыми условиями плавания в зимнее время, особенно в Северной Атлантике.
Грузовая марка для пресной воды отмечается буквой П и соответствует надводному борту для пресной воды, который определяется вычитанием из высоты летнего надводного борта изменения осадки судна при переходе из морской воды в пресную. Это изменение осадки (в сантиметрах) выражается формулой d = / (40q).
Тропическая грузовая марка обозначается буквой Т и соответствует тропическому надводному борту, получаемому уменьшением летнего надводного борта на 1/48 летней осадки. Тропическая грузовая марка для пресной воды ТП соответствует тропическому надводному борту для пресной воды, который получают, уменьшая тропический надводный борт на величину, определяемую формулой d = / (40q).
Нанесение других перечисленных выше марок для судов, совершающих международные рейсы, а также специальных грузовых марок для судов, не совершающих международных рейсов, рыболовных судов и судов длиной менее 24 м регламентировано упомянутым выше Правилами о грузовой марке морских судов.
Рис
1.14. Грузовые марки
Нанесенные на бортах судна грузовые марки, отвечающие данному сезону, зоне или району, в котором судно может оказаться, не должны быть погружены в воду на протяжении всего плавания суда до прихода в порт назначения. Однако если судно грузится в порт с пресной водой, то соответствующая грузовая марка может быть погружена на величину поправки для пресной воды, указанной в свидетельстве о грузовой марке.
Над горизонтальной линией, проходящей через центр кольца знака грузовой марки, наносят двумя буквами обозначение организации, назначившей судну грузовые марки [в частности. Регистр СССР обозначается буквами Р и С (см. рис. 1.14)].
Информация о непотопляемости.
Непотопляемостью судна называется его способность оставаться на плаву после затопления части его внутренних отсеков, имея посадку и остойчивость, обеспечивающие хотя бы ограниченное использование судна по назначению. Непотопляемость является свойством судна сохранять свои мореходные качества в заданных пределах. Таким образом, судно обладает непотопляемостью, если после затопления части отсеков оно сохраняет плавучесть, остойчивость и посадку в той мере, которая достаточна для выполнения хотя бы части его функций. Для расчёта непотопляемости применяются 2 метода;
1. метод приёма груза - судно принимает жидкий груз, масса которого равна массе влившейся воды. При этом увеличивается водоизмещение судна и изменяются координаты его ЦТ.
2. метод постоянного водоизмещения исключает затопленные отсеки из плавучего объёма судна, т.е. изменяется конфигурация обводов корпуса. Водоизмещение судна и положение его ЦТ при этом не изменяется.