Категории и коэффициенты проницаемости отсеков.

В зависимости от характера затопления отсеки подразделяются на категории (три основные и две дополнительные)

первая категория – отсеки, затопленные полностью (закрытые сверху и не сообщающиеся с забортной водой, а также глубоко расположенные, заполненные полностью и сообщающиеся с забортной водой) (а);

вторая категория – частично затопленные отсеки, не имеющие сообщения с забортной водой (б);

третья категория – частично затопленные отсеки, сообщающиеся с забортной водой и атмосферой (открытые сверху) (в);

четвертая категория – частично затопленные отсеки, сообщающиеся с забортной водой, но не сообщающиеся с атмосферой (закрытые сверху) (г);

пятая категория – отсеки, затопленные (частично) по кромку пробоины или открытого забортного отверстия (д).

Коэффициентом проницаемости отсека называют отношение объема воды , фактически влившейся в отсек, к теоретическому объему

.

Принимают такие значения коэффициентов проницаемости:

- для помещений, занятых механизмами, электростанциями, технологическим оборудованием на промысловых и рыболовных судах и судах специального назначения – 0.85;

- для помещений непассажирских судов, занятых грузами или запасами, а также предназначенных для перевозки жидких грузов или запасов и для помещений пассажирских судов, занятых запасами – 0.60;

- для помещений, обычно не занятых значительным количеством грузов или запасов; для помещений, загруженных порожней колесной техникой или другими грузами, имеющими высокую проницаемость, а также для жилых помещений – 0.95;

- для пустых цистерн и цистерн, предназначенных только для балластировки забортной водой – 0.98;

- для грузовых помещений накатных судов – 0.8.

Коэффициент проницаемости помещений, предназначенных для перевозки грузов на пассажирском судне, определяется в зависимости от осадки перед повреждением, но не более 0.95 и не менее 0.60.

При расчете проницаемости грузовых помещений, включая рефрижераторные, коэффициент проницаемости груза принимается равным 0.60, а коэффициент проницаемости груза в контейнерах, трейлерах, роллтрейлерах и грузовиках – 0.71.

Значения коэффициента проницаемости, меньшие указанных, принимаются только по результатам расчетов, одобренных классификационным обществом.

По аналогии определяют коэффициент проницаемости поверхности как отношение площади свободной поверхности жидкости в затопленном отсеке к теоретической площади сечения отсека действующей ватерлинии, которая называется потерянной площадью ватерлинии.

.

Коэффициенты проницаемости поверхностей, на которые умножают потерянные площади ватерлиний, а также их статические моменты и моменты инерции, принимают те же, что и для объемов.

Два способа расчета непотопляемости.

Если в подводной части судна некоторый объем заполнен забортной водой, то в центре величины этого объема приложены две взаимно уравновешивающиеся силы веса и плавучести, равные . Одинаково правильно эти силы либо одновременно учесть, либо отбросить. Тогда определить посадку и остойчивость судна после затопления одного или нескольких отсеков можно двумя методами.

Метод приема груза (метод переменного водоизмещения); объем рассматривается как часть погруженного объема , а влившаяся вода - как принятый груз массой ; этот метод применяется при затоплении отсеков, не сообщающихся с забортной водой. Преимущество метода – в качестве плавучего рассматривается весь погруженный объем, ограниченный той же поверхностью, что и до повреждения. Это позволяет использовать графики и диаграммы неповрежденного судна.

Метод постоянного водоизмещения (метод исключения) – затопленный отсек исключается из погруженного объема судна, а влившаяся вода не включается в нагрузку.

Действующие и потерянные элементы объема судна.

Действующим объемом принято называть ту часть погруженного объема судна, которая формируется в результате исключения из погруженного объема судна подводных объемов затопленных отсеков.

При затоплении отсеков 3 категории из непроницаемого объема судна исключаются их полные объемы, лежащие по обе стороны ватерлинии. В результате изменяется и сама ватерлиния, разделяющая эти объемы.

В случае затопления отсека 3 категории действующий объем и координаты его ЦВ (при ) определяют по формулам

(*)

где — элементы всего погруженного объема судна;

— элементы затопленного отсека при той же посадке.

Для действующей площади ватерлинии , координат ее ЦТ и ее центральных моментов инерции относительно продольной и поперечной осей получены выражения

(**)

где — элементы всей площади ватерлинии;

— элементы свободной поверхности воды в отсеке по ту же ватерлинию.

Формулы (*) используют для случая затопления отсеков 1 категории, а для отсеков 2 категории в формулах (**) принимают

Исключенные объемы или их части, расположенные ниже ватерлинии неповрежденного судна, называют потерянными объемами. Используются также понятия о потерянной площади ватерлинии , координатах ее ЦТ и о потерянных моментах инерции ватерлинии .

Понятие об эквивалентном отсеке.

В расчетах непотопляемости группу затопленных отсеков удобно заменять условным единичным отсеком, затопление которого вызывает такие же изменения посадки и остойчивости судна, как и затопление всей рассматриваемой группы. Такой единичный отсек носит название эквивалентного отсека, а его объем и статические моменты этого объема определяются выражениями

где знаками обозначено суммирование по отсекам первых трех категорий.

По методу исключения подсчитывают элементы потерянной площади ватерлинии

где — суммирование только по отсекам 3 категории, - по отсекам 2 и 3 категорий

Расчет непотопляемости судна в первом приближении.

Целью расчетов является определение посадки и остойчивости поврежденного судна. Определение посадки состоит в решении уравнений равновесия поврежденного судна относительно неизвестных параметров посадки . Остойчивость определяется либо в ходе решения этих уравнений, либо отдельно, после их решения.

Для упрощения общую пространственную задачу наклонения судна разделяют на три:

• вертикальную, состоящую в определении осадки при ЦТ действующей площади ватерлинии поврежденного судна;

• продольную плоскую, состоящую в определении при и ;

• поперечную плоскую, состоящую в определении при и .

Вторую и третью задачи решают с учетом изменений остойчивости, вызванных затоплением при .

Расчет в первом приближении выполняют в предположении полной независимости параметров . и при линеаризации всех трех уравнений равновесия. Это возможно при следующих допущениях:

- до повреждения судно не имело крена и дифферента;

- углы крена и дифферента, вызванные затоплением отсеков, малы;

- главными плоскостями наклонений остаются продольная и поперечная плоскости судна;

- в пределах рассматриваемых изменений посадки судно прямобортно, затопленные отсеки прямостенны и имеют постоянные коэффициенты проницаемости;

- категории всех затопленных отсеков не меняются с изменением посадки судна.

Используется метод исключения, поэтому метацентрические высоты поврежденного судна относятся к водоизмещению неповрежденного судна и меняются пропорционально коэффициенту остойчивости.