Практическое занятие № 5

Тема: Изменение остойчивости и посадки судна при приеме, снятии и переносе груза.

Во время эксплуатации транспортных судов его экипажу все время приходится выполнять следующие операции:

• пополнение, расходование и перемещение судовых запасов;

• погрузка, выгрузка и перемещение грузов;

• прием, откачка и перемещение балласта с целью придания судну необходимой остойчивости и посадки.

Все эти операции можно рассматривать, как общий случай переноса груза в виде трех последовательных перемещений вдоль координатных осей, связанных с судном:

• вертикальное перемещение груза;

• горизонтально-поперечное перемещение груза;

• горизонтально-продольное перемещение груза.

Эти три перемещения груза для упрощения расчетов можно рассматривать отдельно друг от друга.

Вертикальное перемещение.

Перенесем груз весом по вертикали из точки в точку , как это показано на (рис. 5.1).

Рисунок 5.1 – Вертикальный перенос груза.

Так как водоизмещение остается постоянным, то центр величины и метацентр не меняют своего положения. Также неизменными останутся горизонтальные координаты и центра тяжести судна, поскольку перенос происходит перпендикулярно этим осям. Изменится лишь координата .

Для того чтобы найти перемещение центра тяжести судна, заметим, что статический момент его массы относительно основной плоскости изменится на величину , откуда получим:

. (5.1)

Очевидно, что на такую же величину изменятся и метацентрические высоты:

. (5.2)

Поперечное перемещение.

Перенесем теперь груз по горизонтали в поперечной плоскости судна из точки в точку (рис.5.2). Горизонтальный перенос груза равносилен приложению к судну пары сил, момент которой в рассматриваемом случае расположен в поперечной плоскости.

Рисунок 5.2 – Горизонтально-поперечный перенос груза.

Такой момент вызовет крен судна, поэтому он называется кренящим моментом. Величина кренящего момента от переноса груза будет:

. (5.3)

Здесь заменен единицей, так как рассматриваются малые углы крена. При наклонении судна появится восстанавливающий момент . Очевидно, что судно накренится на такой угол , при котором восстанавливающий момент уравновесит кренящий:

или , (5.4)

откуда определится угол крена:

. (5.5)

При принятом положительном направлении оси на правый борт положительный угол крена будет также на правый борт.

Продольное перемещение.

Перенос груза по горизонтали вдоль судна из точки в точку (рис. 5.3), равносилен приложению пары сил в продольной плоскости, которая вызовет дифферент судна, в связи с чем ее момент называется дифферентующим. Величина этого момента определится выражением:

. (4.6)

Рисунок 4.3 – Горизонтально-продольный перенос груза.

Аналогично предыдущему, условием равновесия будет равенство дифферентующего и продольного восстанавливающего моментов:

или , (5.7)

откуда найдется угол дифферента:

. (5.8)

При продольных наклонениях кроме угла дифферента необходимо также определить изменение осадок носом и кормой. Согласно теореме Эйлера ось равнообъемного наклонения проходит через точку (центр тяжести площади ватерлинии), абсцисса которой определится по диаграмме элементов теоретического чертежа. Из треугольников и найдем:

(4.9)

и новые осадки носом и кормой будут:

(5.10)

а изменение дифферента будет:

. (5.11)

Практическое занятие № 6

Тема: Влияние подвешенных и жидких грузов на остойчивость судна.

В составе нагрузки судна всегда имеются грузы, которые смещаются в сторону наклонения. Таковы, например, подвешенные и жидкие грузы.

Смещение грузов создает дополнительный момент, который изменяет угол наклонения судна от воздействия внешних моментов и поэтому рассматривается как влияющий на остойчивость судна, то есть уменьшающий его восстанавливающий момент. Рассмотрим основные виды таких грузов.

Подвешенный груз.

Если груз массой подвешен в точке , то при наклонении судна в произвольной плоскости линия действия силы тяжести груза, оставаясь вертикальной, все время будет проходить через точку подвеса, как если бы в ней находился центр тяжести этого груза (рис. 6.1).

Рисунок 6.1 – Подвешенный груз.

Отсюда следует, что влияние подвешенного груза на остойчивость судна, эквивалентно перемещению груза по вертикали вверх на расстояние от его центра тяжести до точки подвеса.

Если первоначально диаграмма остойчивости рассчитана для неподвижных грузов, а затем груз массы оказался подвешенным на подвесе длиной , то в пределах углов крена, при которых груз может свободно отклоняться, изменение диаграммы остойчивости будет таким же, как от перемещения его по вертикали в точку подвеса. При этом увеличения аппликаты центра тяжести (ЦТ) судна определится формулой:

, (6.1)

где,

– длина подвеса, равная:

, (6.2)

и – аппликаты центра тяжести груза и точки его подвеса, соответственно.

Поэтому формула метацентрической высоты , исправленной на влияние подвешенного груза, примет вид:

. (6.3)

Тогда, согласно формулам (6.1), (6.2) и (6.3) получим:

. (6.4)

Когда судовой кран поднимает груз, находящийся на судне, то в момент отрыва его от палубы груз становится подвешенным и метацентрическая высота сразу изменяется до значения , определяемого формулой (6.3). При дальнейшем его подъеме метацентрическая высота сохраняет свою величину. Если отклонение груза ограничено, то его следует считать подвешенным, лишь до угла наклонения, при котором он становится неподвижным.

Для продольной остойчивости влияние подвешенного груза выражается тем же слагаемым, что и для поперечной остойчивости (6.4). Однако в обычных условиях оно относительно мало, и им можно пренебречь.

Существенное влияние подвешенный груз имеет для плавучих кранов, у которых вес поднимаемого груза достигает 10 % от водоизмещения крана, а точка подвеса груза может находиться на большой высоте.