§ 4. Определение элементов посадки судна в балластном пробеге
Балластировку судна осуществляют для поддержания в различных условиях эксплуатации необходимых параметров посадки и остойчивости. Рассмотрим случай нагрузки судна без груза, без топлива с балластом.
Прием балласта для поддержания посадки связан с требованиями предъявляемыми к погружению оконечностей и допустимому дифференту судна. Появление дифферента влияет на ходкость и маневренность судна, а также на остойчивость, заливаемость палубы и протяженность зоны невидимости перед форштевнем. Для большинства современных судов считается допустимым относительный дифферент d/L = 0,8 – 1,5 % на корму, что для L = 125,51 м, составляет в пересчете на абсолютные единицы d = 0,015∙125,51 = 1,88 м.
Из условий отсутствия слеминга погружение носовой оконечности должно не менее Тн/L = 0,025 – 0,030, что для L = 125,51 м, составляет Тн = 3,14 – 3,77 м. Уменьшение погружения кормовой оконечности сопряжено с оголением гребных винтов и, следовательно, снижением их эффективности. По схеме общего расположения верхняя точка лопасти винта находится на высоте 4,68 м. С учетом необходимости минимального погружения лопастей примем Тк = 5,00 м.
С учетом допустимого дифферента минимальная осадка носом составит
Тн = Тк + d = 5,00 – 1,88 = 3,12 м.
Примем Тн = 3,45 м.
Определим значения элементов судна при таких осадках носом и кормой в программе Tranship. Результат представлен на рис. 5.7.
Рис. 5.7. Элементы судна в балластном пробеге
Количество балласта, необходимое для достижения значения Dбл
Рбл = Dбл – (D – Рг – Рт) = 6 472 – (13 203 – 8 500 – 496) = 2 265 т.
Определим вместимость балластных цистерн по схеме общего расположения (рис. 5.8). Для простоты расчетов будем считать, что теоретический объем цистерны равен произведению ее длины на среднюю площадь поперечного сечения. Коэффициент вычета на телесность набора и неравномерность заполнения примем равным kΔ = 0,90. Плотность воды γ = 1,025 т/м3. Данные по вместимости цистерн представлены в табл. 5.2.
Элементы объемов цистерн
Таблица 5.2
Наименование цистерны |
Длина, Lц, м |
Площадь сечения |
Объем Wц, м3 |
Масса Рц, т |
||
ωн/2, м2 |
ωк/2, м2 |
ωср/2, м2 |
||||
Форпик (нос – 12 шп) |
7,20 |
0,0 |
49,0 |
24,5 |
353 |
325 |
Диптанк (12 – 15 шп) |
2,10 |
49,0 |
49,0 |
49,0 |
206 |
190 |
БЦ № 1 днищевая (15 – 36 шп) |
14,70 |
9,5 |
19,0 |
14,3 |
419 |
386 |
БЦ № 1 бортовая (15 – 36 шп) |
14,70 |
9,7 |
15 |
12,35 |
363 |
335 |
БЦ № 2 днищевая (36 – 57 шп) |
15,60 |
3,4 |
6,3 |
4,8 |
151 |
140 |
БЦ № 2 бортовая (36 – 57 шп) |
15,60 |
9,0 |
17,0 |
13,0 |
406 |
374 |
БЦ № 3 днищевая (57 – 78 шп) |
16,80 |
4,2 |
4,5 |
4,3 |
146 |
135 |
БЦ № 3 бортовая (57 – 78 шп) |
16,80 |
9,0 |
9,0 |
9,0 |
302 |
279 |
БЦ № 4 днищевая (78 – 99 шп) |
16,80 |
4,5 |
4,5 |
4,5 |
151 |
139 |
БЦ № 4 бортовая (78 – 99 шп) |
16,80 |
9,0 |
9,0 |
9,0 |
302 |
279 |
БЦ № 5 днищевая (99 – 120 шп) |
16,80 |
4,5 |
3,0 |
3,8 |
126 |
116 |
БЦ № 5 бортовая (99 – 120 шп) |
16,80 |
11,0 |
9,0 |
10,0 |
336 |
310 |
БЦ № 6 (146 – 153 шп) |
5,60 |
24,0 |
13,0 |
18,5 |
207 |
191 |
Ахтерпик (153 шп – корма) |
11,20 |
22,0 |
0,0 |
11,0 |
246 |
227 |
Всего: балластные цистерны |
|
3 715 |
3 427 |
|||
ТЦ № 1 (36 – 57 шп) |
15,60 |
4,4 |
4,4 |
4,4 |
74 |
50 |
ТЦ № 2 (57 – 78 шп) |
16,80 |
8,8 |
8,8 |
8,8 |
148 |
100 |
ТЦ № 3 (78 – 99 шп) |
16,80 |
8,8 |
8,8 |
8,8 |
148 |
100 |
ТЦ № 4 (99 – 120 шп) |
16,80 |
8,8 |
8,8 |
8,8 |
148 |
100 |
ТЦ № 5 (136 – 146 шп) |
8,00 |
16,3 |
0,5 |
8,4 |
134 |
96 |
Масляные, водяные, сливные, шламовые и пр. цистерны (123 – 136 шп) |
10,40 |
13,2 |
0,0 |
6,6 |
137 |
99 |
Всего: цистерны судовых запасов |
|
789 |
545 |
|||
Отстойные цистерны (120 – 123 шп) |
2,40 |
68,0 |
68,0 |
68,0 |
324 |
300 |
При размещении балласта в цистернах будем учитывать следующие моменты:
для уменьшения негативного влияния свободной поверхности жидкости на остойчивость желательно днищевые цистерны заполнять полностью;
77
Рис. 5.8 Балластные, отстойные и топливные цистерны
д
78
ля уменьшения изгибающего момента желательно сосредотачивать основную массу балласта как можно ближе к миделю;цистерны двойного борта могут заполняться не полностью;
частичное заполнение диптанка увеличивает влияние свободной поверхности жидкости, полное – увеличивает аппликату центра тяжести судна.
частичное заполнение пиков увеличивает влияние поверхности жидкости, полное – увеличивает изгибающий момент.
Расстояния до ЦТ цистерн определены по схеме общего расположения (рис. 5.8) и теоретическому чертежу (рис. 3.5). Данные расчета представлены в табл. 5.3.
Удифферентовка судна в балластом переходе
Таблица 5.3
Раздел |
Наименование раздела |
Масса, Рi, т |
Плечи |
Моменты |
||
хi, м |
zi, м |
Рi хi |
Рi zi |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
Dпр |
Судно порожнем |
3 953 |
-12,15 |
7,32 |
-48 045 |
28 933 |
14 |
Экипаж |
116 |
-37,65 |
18,37 |
-4 361 |
2 128 |
15 |
Груз |
0 |
40,43 |
6,13 |
0 |
0 |
16 |
Запасы топлива, воды, масла |
0 |
-10,03 |
1,15 |
0 |
0 |
17 |
Переменные жидкие грузы |
138 |
-28,45 |
7,68 |
-3 926 |
1 059 |
18 |
Форпик |
324 |
58,51 |
6,47 |
18 957 |
2 096 |
18 |
Диптанк |
0 |
54,49 |
6,53 |
0 |
0 |
18 |
БЦ № 1 днищевая (ЛБ, ПрБ) |
386 |
43,64 |
1,72 |
16 845 |
664 |
18 |
БЦ № 1 бортовая (ЛБ, ПрБ) |
93 |
43,64 |
7,80 |
4 059 |
725 |
18 |
БЦ № 2 днищевая (ЛБ, ПрБ) |
140 |
28,75 |
0,57 |
4 025 |
80 |
18 |
БЦ № 2 бортовая (ЛБ, ПрБ) |
374 |
31,55 |
7,09 |
11 800 |
2 652 |
18 |
БЦ № 3 днищевая (ЛБ, ПрБ) |
135 |
14,38 |
0,63 |
1 941 |
85 |
18 |
БЦ № 3 бортовая (ЛБ, ПрБ) |
279 |
14,77 |
5,82 |
4 121 |
1 624 |
18 |
БЦ № 4 днищевая (ЛБ, ПрБ) |
139 |
2,05 |
0,63 |
285 |
88 |
18 |
БЦ № 4 бортовая (ЛБ, ПрБ) |
279 |
2,05 |
5,82 |
572 |
1 624 |
18 |
БЦ № 5 днищевая (ЛБ, ПрБ) |
116 |
-18,78 |
0,66 |
-2 178 |
77 |
18 |
БЦ № 5 бортовая (ЛБ, ПрБ) |
0 |
-18,85 |
5,82 |
0 |
0 |
18 |
БЦ № 6 (146 – 153 шп) |
0 |
-41,93 |
6,22 |
0 |
0 |
18 |
Ахтерпик |
0 |
-57,11 |
7,53 |
0 |
0 |
18 |
Жидкий балласт |
2 265 |
26,68 |
4,29 |
60 426 |
9 714 |
DWбл |
Дедвейт |
2 519 |
20,70 |
5,12 |
52 139 |
12 901 |
Dбл |
Водоизмещение в балласте |
6 472 |
0,63 |
6,46 |
4 094 |
41 834 |
Определим параметры остойчивости судна в балластном пробеге. С помошью программы Tranship рассчитаем пантокарены для данных осадок носом и кормой и по формуле l = lф – (zg – zc)SinΘ найдем значения плеч остойчивости для построения диаграммы. Результаты расчета представлены на рис.5.9 и 5.10 и табл. 5.4.
79
Рис. 5.9. Определение плеч остойчивости формы судна в балласте
Расчет диаграммы статической остойчивости судна балласте
Таблица 5.4
-
Θо
zc, м
lф, м
lст, м
Θо
zc, м
lф, м
lст, м
5
2,32
0,74
0,38
45
4,13
6,11
3,16
10
2,39
1,48
0,76
50
4,45
6,50
3,31
15
2,51
2,24
1,16
55
4,76
6,80
3,38
20
2,69
3,00
1,57
60
5,06
7,01
3,40
25
2,92
3,74
1,98
65
5,36
7,14
3,36
30
3,16
4,44
2,36
70
5,65
7,19
3,27
35
3,49
5,08
2,69
75
5,93
7,17
3,14
40
3,81
5,64
2,96
80
6,19
7,08
2,97
80
Рис. 5.10. Диаграмма статической остойчивости судна в балласте