4.3 Оценка остойчивости судна по Кодексу остойчивости морских судов (Резолюция имо а.749)

Согласно требованиям Кодекса, ДСО должна удовлетворять следующим критериям:

- Площадь кривой восстанавливающих плеч должна быть не менее 0,055 метрорадиана до угла

крена 30⁰ и не менее 0,090 метрорадиана до угла крена 40⁰ или угла заливания θ_f, если он менее 40⁰ . Кроме того, площадь под кривой восстанавливающих плеч между углами 30⁰ и 40⁰ или между углами 30⁰ и θ_f должна быть не менее 0,03 метрорадиана;

- Максимальное плечо должно быть не менее 60^о . Однако, он может быть уменьшен до 50^о при условии, что на каждый градус (1⁰) уменьшения приходится 0,01 м увеличения плеча

статической остойчивости сверх 0,20 м.

А

Е

В

А₁

lс = 0,53 м

θ_2r =21⁰,7

-θ_2r

1рад = 57⁰,3

- Исправленная начальная метацентрическая высота рыболовных судов должна быть не менее 0,35 м для однопалубных судов. Для судов со сплошной надстройкой или судов длиной 70 м и более. Эта величина может быть уменьшена по согласованию с Регистром до 0,15 м;

- Угол заливания θ_f принимается 50^о или равным углу заката, в зависимости от того, какой угол меньше;

-Критерий погоды: пл.b /пл. a ≥ 1,0

4.3.1 Определение плеч ветровых кренящих моментов.

1. Судно подвергается действию постоянного ветра, направленном перпендикулярно к ДП судна, с плечом кренящего момента ℓ_w1.

2. От угла крена θ_о, вызванного действием постоянного ветра, судно кренится под воздействием волн на наветренный борт на угол крена при бортовой качке θ_1.

3

W

L

Рис. 11

. На накрененное судно действует порыв ветра, в результате чего образуется плечо кренящего момента от действия шквала - ℓ_w2.

Плечи ветровых кренящих моментов ℓ_w1 и ℓ_w2 являются постоянными величинами при всех углах крена и рассчитываются по формуле:

ℓ_w1= (ρ_v • A_v • Z)/(1000 • g _* ∆₁) , м ; ℓ_w2 = ℓ_w1 • 1.5 , м

где : ρ_v = 504 Па – давление ветра;

A_v = 1015 м² – площадь парусности;

∆₁= 4603 т – водоизмещение судна;

g = 9.81 м/с² – ускорение свободного падения;

Z – расстояние по вертикали от центра парусности до точки, равной половине осадки судна d:

Z = Z_n + (d /2) = 5,94 + (5,10/2) = 8,49 м

Плечо кренящего момента: ℓ_w1= (504 • 1015 • 8,49)/(1000 • 9.81 • 4603) = 0,10 м

плечо кренящего момента от шквального ветра: ℓ_w2 = 0,10 • 1.5 = 0,15 м

4.3.2 Определение угла крена при бортовой качке.

Угол крена при бортовой качке рассчитывается по формуле:

Θ₁ = 109 • k • X₁ • X₂ • √ r • S , град.

где: Х₁ = 0,90 ; Х₂ = 0,954 – безразмерные множители ; k = 0,94 - коэффициент для судов, имеющие скуловые кили (п. 4.2.2.).

Величина:

r = 0.73 + 0.6 • ((Z_g – d ) / d)) = 0.73 + 0.6• ((5,90 – 5,10) / 5,10) = 0,82

где: Z_g =5,90 м – аппликата ЦТ без учета свободных поверхностей жидких грузов;

S - коэффициент, определяемый по табл. 3.2.2.3 – 4 (приложения 9) в зависимости от периода бортовой качки судна Т:

Т = (2 • С • B)/ √ h_o

где: h_o = 0,80 м – начальная метацентрическая высота без влияния свободных поверхностей жидких грузов;

С – инерционный коэффициент, определяемый по формуле:

С =0,373 + 0,023 ( В/d) – 0,043 ( L/100) = 0,373 + 0,023 (15,2/5,10) –

-0,043(0,918) = 0,40

где: В = 15,2 м – ширина судна ; d = 5,10 м средняя осадка судна ;

L = 91,8 м – длина судна между перпендикулярами

Тогда, период бортовой качки будет:

Т = (2 • С • B)/ √ h_o = (2 • 0,40 • 15,2) /0,894 = 13,6 сек

При Т = 13,6 сек , S = 0,055

Угол крена при бортовой качке ;

θ₁ = 109 • k • X₁ • X₂ • √( r • S) = 109 • 0,94 • 0,90 • 0,950 • √(0,82 • 0,055) = 18⁰,6

4.3.3 Определение критерия погоды.

Для определения критерия погоды по Кодексу с использованием ДСО, делаем построения и вычисления (Рис.13).

1. По оси плеч откладываем плечо кренящего момента от постоянного ветра

ℓ_w1 = 0,1 м. и через полученную точку проводим горизонтальную линию до пересечения с диаграммой в точке А. Абсцисса точки А дает значение угла

θ₀ = 8⁰,5 градусов от действия постоянного момента.

2. Продлеваем диаграмму в область отрицательных значений плеч на участке ВС равным углу крена θ₁ = 18⁰,6 при бортовой качке.

3. Откладываем по вертикальной оси плечо шквального момента ℓ_w2 = 0,15 м. и проводим горизонтальную линию.

4. Через точку С проводим вертикаль до пересечения с диаграммой в точке N и горизонталью в точке Е.

5. От начала координат откладываем угол заливания θ_f = 50° по рекомендации Кодекса и проводим вертикаль МР.

6. Судно считается остойчивым по критерию погоды, если заштрихованная площадь b больше или равна заштрихованной площади а, т.е. выполняется условие: пл.b / пл. а ≥ 1,0

Площадь криволинейных треугольников определяется в метрорадианах. Основание треугольников определим в радианах, а высоту - в метрах.

Для определения площади криволинейного треугольника, необходимо построить равновеликий прямоугольный треугольник, площадь которого можно определить но формуле:

N = 0,5 • b • h, м²

При построении равновеликого треугольника, проводим гипотенузу FР₁; таким образом, чтобы потерянная площадь S₁ была равна приобретенной S₂.

Построение равновеликих треугольников для выпуклой и вогнутой диаграмм показано на Рис. 12 (а, б). Определяем площадь треугольника FP₁M:

1

Рис. 12а Рис. 12б

.Определяем площадь треугольника FPM; пл.b = 0.5 • FM • PM

где: FM = 38⁰,5

FM = θ^o / 57^o,3 = 38⁰,5 / 57^o,3 = 0,67 рад;

PM = 0.98 м – по построению;

тогда: пл.b = 0.5 • 0.68 • 0.98 = 0,33 мрад

2. Определяем площадь треугольника NEF; пл.а = 0,5 • EF • EN

где: EF = 22⁰,5

EF = θ^o / 57^o,3 = 22⁰,5 / 57^o,3 = 0,38 рад;

EN = 0.27 м – по построению;

тогда: пл. а = 0,5 • 0,38 • 0,27 = 0,051 мрад

Критерий погоды по Кодексу :

пл.b / пл.а = 0,33 / 0,051 = 6,5

По ДДО определяем плечо динамической остойчивости при θ = 30^о ℓд₃₀ = 0,13 м и при θ = 40^о ℓд₄₀ = 0,27 м

Площадь под кривой между углами 30^о и 40^о :

ℓд₄₀ - ℓд₃₀ = 0,27 – 0,13 = 0,14 мрад

Т.к. площадь ограниченная ДСО до угла 30^о равна 0,13 мрад, а 40^о – 0,27 мрад

Результаты расчета заносим в таблицу № 5

«Сравнительная таблица остойчивости судна по Кодексу» таблица № 5.

Наименование параметров остойчивости	Обозначение	Требуемое значение	Фактическое значение
Критерий погоды	пл.b / пл.а	≥ 1,0	6,5
Исправленная начальная метацентр. высота	h	≥ 0,05 м	0,6 м
Угол максимума ДСО	Θmax	≥ 30o	570
Максимальное плечо ДСО	lmax	≥ 0,23 м	1,11 м
Угол заката ДСО	Θv	≥ 60o	> 600
Допустимый угол крена от давления ветра	Θo	≤ 16o	80,5
Плечо динамической остойчивости 30о	ℓ30	≥ 0.055 м	0,13 м
Плечо динамической остойчивости 40о	ℓ40	≥ 0.09 м	0,27 м
Разность плеч динамической остойчивости	ℓ40 - ℓ30	≥ 0.035 м	0,14 м