Каким способом можно повысить остойчивость судна
§ 41. Остойчивость.
Остойчивостью называется способность судна, выведенного из положения нормального равновесия какими-либо внешними силами, возвращаться в свое первоначальное положение после прекращения действия этих сил.
К внешним силам, способным вывести судно из положения нормального равновесия, относятся ветер, волны, перемещение грузов и людей, а также центробежные силы и моменты, возникающие при поворотах судна.
Судоводитель обязан знать особенности своего судна и правильно оценивать факторы, влияющие на его остойчивость. Различают поперечную и продольную остойчивость.
Рис 89 Статические силы, действующие на судно при малых накренениях.
Поперечная остойчивость судна характеризуется взаимным расположением центра тяжести G и центра величины С.
Если судно накренить па один борт на малый угол (5—10°) (рис. 89), ЦВ переместится из точки С в точку С1.
Соответственно сила поддержания, действующая перпендикулярно к поверхности, пересечет диаметральную плоскость (ДП) в точке М.
Точка пересечения ДП судна с продолжением направления силы поддержания при крепе называется начальным метацентром М. Расстояние от точки приложения силы поддержания С до начального метацентра называется метацентрическим радиусом.
Расстояние от начального метацентра М до центра тяжести G называется начальной метацентрической высотой h 0.
Начальная метацентрическая высота характеризует остойчивость при малых наклонениях судна, измеряется в метрах и является критерием начальной остойчивости судна.
Как правило, начальная метацентрическая высота мотолодок и катеров считается хорошей, если она больше 0,5 м, для некоторых судов она допустима меньше, но не менее 0,35 м.
Рекомендуется практически начальную метацентрическую высоту (для килеватых судов) определять следующим приближенным способом.
Рис. 90. Зависимость начальной метацентрической высоты от длины судна
Резким наклонением вызывается поперечная качка судна и секундомером замеряется период свободной качки, т. е. время полного размаха от одного крайнего положения до другого и обратно. Поперечную метацентрическую высоту судна определяют по формуле:
h 0 = 0,525( 
) 2 м,
Т — период качки, сек.
Для оценки полученных результатов служит кривая на рис. 90, построенная по данным удачно спроектированных катеров. Если начальная метацентрическая высота h о, определенная по вышеприведенной формуле, окажется ниже заштрихованной полосы, то означает, что судно будет иметь плавную качку, но недостаточную начальную остойчивость, и плавание на нем может быть опасным.
Если метацентр расположен выше заштрихованной полосы, судно будет отличаться стремительной (резкой) качкой, но повышенной остойчивостью, и следовательно такое судно более мореходно, но обитаемость на нем неудовлетворительна. Оптимальными будут значения, попадающие в зону заштрихованной полосы.
Остойчивость мотолодки и катеров должна выдерживать следующие условия: угол крена полностью укомплектованного судна с мотором от размещения на борту груза, равного 60% установленной грузоподъемности, должен быть меньше угла заливания.
Установленная грузоподъемность судна включает в себя вес пассажиров и вес дополнительного груза (снаряжение, провиант).
Крен судна на один из бортов измеряется углом между новым наклоненным положением диаметральной плоскости с вертикальной линией. При крене на угол q равнодействующая веса судна образует с плоскостью ДП тот же угол q .
Накрененный борт будет вытеснять воды больше, чем противоположный, и ЦВ сместится в сторону крена.
Тогда равнодействующие силы поддержания и веса будут неуравновешенными, образующими пару сил с плечом, равным
Повторное действие сил веса и поддержания измеряется восстанавливающим моментом
M = Dl = Dh 0sin q .
Где D — сила плавучести, равная силе веса судна;
l — плечо остойчивости.
Эта формула называется метацентрической формулой остойчивости и справедлива только для малых углов крена, при которых метацентр можно считать постоянным.
При больших углах крена метацентр не является постоянным, вследствие чего нарушается линейная зависимость между восстанавливающим моментом и углами крена.
Взаимным расположением груза на судне судоводитель всегда может найти наиболее выгодное значение метацентрической высоты, при которой судно будет достаточно остойчивым и меньше подвергаться качке.
Кренящим моментом называется произведение веса груза, перемещаемого поперек судна, на плечо, равное расстоянию перемещения. Если человек весом 75 кг, сидящий на банке, переместится поперек судна на 0,5 м, то кренящий момент будет равен 75*0,5 = 37,5 кг/м.
Рис 91. Диаграмма статической остойчивости
Для изменения момента, накреняющего судно па 10°, надо загрузить судно до полного водоизмещения совершенно симметрично относительно диаметральной плоскости.
Загрузку судна следует проверить по осадкам, измеряемым с обоих бортов. Креномер устанавливается строго перпендикулярно диаметральной плоскости таким образом, чтобы он показал 0°.
После этого надо перемещать грузы (например, людей) на заранее размеченные расстояния до тех пор, пока креномер не покажет 10°. Опыт для проверки следует произвести так: накренить судно на один, а затем на другой борт.
Зная крепящие моменты накреняющего судно на различные (до наибольшего возможного) углы, можно построить диаграмму статической остойчивости (рис. 91), что оценит остойчивость судна.
Остойчивость можно увеличивать за счет увеличения ширины судна, понижения ЦТ, устройства кормовых булей.
Если центр тяжести судна расположен ниже центра величины, то судно считается весьма остойчивым, так как сила поддержания при крене не изменяется по величине и направлению, но точка ее приложения смещается в сторону наклона судна (рис. 92, а).
Поэтому при крене образуется пара сил с положительным восстанавливающим моментом, стремящимся вернуть судно в нормальное вертикальное положение па прямой киль. Легко убедиться, что h>0, при этом метацентрическая высота равна 0. Это типично для яхт с тяжелым килем и нетипично для более крупных судов с обычным устройством корпуса.
Если центр тяжести расположен выше центра величины, то возможны три случая остойчивости, которые судоводитель должен хорошо знать.
Первый случай остойчивости.
Метацентрическая высота h>0. Если центр тяжести расположен выше центра величины, то при наклонном положении судна линия действия силы поддержания пересекает диаметральную плоскость выше центра тяжести (рис. 92, б).
Рис. 92. Случай остойчивого судна
В этом случае также образуется пара сил с положительным восстанавливающим моментом. Это типично для большинства судов обычной формы. Остойчивость в этом случае зависит от корпуса и положения центра тяжести по высоте.
При крене кренящийся борт входит в воду и создает дополнительную плавучесть, стремящуюся выровнять судно. Однако при крене судна с жидкими и сыпучими грузами, способными перемещаться в сторону крена, центр тяжести также сместится в сторону крена. Если центр тяжести при крене переместится за отвесную линию, соединяющую центр величины с метацентром, то судно опрокинется.
Второй случай неостойчивого судка при безразличном равновесии.
Метацентрическая высота h = 0. Если центр тяжести лежит выше центра величины, то при крене линия действия силы поддержания проходит через центр тяжести MG = 0 (рис. 93).
В данном случае центр величины всегда располагается на одной вертикали с центром тяжести, поэтому восстанавливающаяся пара сил отсутствует. Без воздействия внешних сил судно не может вернуться в прямое положение.
В данном случае особо опасно и совершенно недопустимо перевозить на судне жидкие и сыпучие грузы: при самой незначительной качке судно перевернется. Это свойственно шлюпкам с круглым шпангоутом.
Третий случай неостойчивого судна при неустойчивом равновесии.
Метацентрическая высота h
Сила тяжести и сила поддержания при малейшем крене образуют пару сил с отрицательным восстанавливающим моментом и судно опрокидывается.
Рис. 93. Случай неостойчивого судна при безразличном равновесии
Рис. 94. Случай неостойчивого судна при неустойчивом равновесии
Разобранные случаи показывают, что судно остойчиво, если метацентр расположен выше центра тяжести судна.
Чем ниже опускается центр тяжести, тем судно более остойчиво. Практически это достигается расположением грузов не на палубе, а в нижних помещениях и трюмах.
Источник
Тест оценки компетентности для ПДНВ-дипломирования (стр. 23 )
 | Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 |
2. Диаграммы осадок носом и кормой
13.2.004 Определение начальной остойчивости судна может быть произведено с использованием 1. Таблицы загрузки судна
2. Диаграммы контроля остойчивости
3. Диаграммы статической остойчивости
4. Гидростатических кривых (Кривых элементов теоретического чертежа)
13.2.005 Независимый контроль начальной остойчивости судна h(GM) может быть произведен 1. Проведением опыта кренования
2. Определением периода собственных (свободных) колебаний судна h(GM)=(с*B/t)2
13.2.006 Учет влияния свободных поверхностей жидкостей на остойчивость судна не целесообразно производить при заполнении танка или цистерны 1. Менее, чем на 5% объема
2. Более, чем на 95% объема
13.2.007 Учет влияния свободных поверхностей жидкостей на остойчивость судна производится 1. Введением соответствующих поправок на свободные поверхности в Таблицу нагрузок
2. Вычислением исправленного значения начальной метацентрической высоты hи
13.2.008 Повышение остойчивости судна достигается 1. Перемещением более тяжелых грузов в низлежащие судовые помещения
2. Приемом балласта в днищевые балластные танки без свободных поверхностей
13.2.009 Тяжеловесный груз в трюмах судна ниже ватерлинии 1. Уменьшает период качки
2. Увеличивает поперечную остойчивость судна
13.2.010 Отметьте верные утверждения об избыточной остойчивости 1. РМРС ограничивает максимальную метацентрическую высоту только для судов смешанного (река — море) плавания
2. Ограничения на максимальную величину метацентрической высоты вводятся РМРС посредством расчета «Критерия ускорения»
13.2.011 Отметьте верные утверждения об избыточной остойчивости 1. Кодекс ИМО советует избегать избыточных значений метацентрической высоты
2. Кодекс ИМО не ограничивает максимальную метацентрическую высоту для судов
13.2.012 Расчет начальной метацентрической высоты судна может быть произведен по следующим зависимостям 1. H=Zm — Zg (GM=KM — KG)
2. H=Zc + r — Zg (GM=KB + r — Zg)
13.2.013 Расчет плеча статической остойчивости l(GZ) на малых углах крена (до 10-12°) может быть произведен по следующей зависимости L = h*sinq (GZ = GM*sinq)
13.2.014 Путем составления таблицы нагрузок судна определяются следующие величины 1. D (водоизмещение судна)
2. SMx (Суммарный момент относительно оси X)
3. SMz (Суммарный момент относительно оси Z)
13.2.015 Расчет координат центра тяжести судна с использованием таблицы нагрузок производится по следующим зависимостям 1. Zg=SMz/D (KG=SMz/D)
2. Xg=SMx/D (LCG=SMx/D)
13.2.016 При отрицательной начальной остойчивости тип диаграммы статической остойчивости (ДСО) представлен на Рис. Г
13.2.017 При положительной начальной остойчивости тип диаграммы статической остойчивости (ДСО) представлен на 1. Рис. Д
13.2.018 Правильное изображение начальной метацентрической высоты на диаграмме статической остойчивости (ДСО) представлено на рисунке 1. Рис. В
13.2.019 Судно опрокидывается при диаграмме статической остойчивости (ДСО) представленной на 1. Рис. Д
13.2.020 Судно имеет начальный крен при диаграмме статической остойчивости (ДСО) представленной на 1. Рис. А
13.2.021 На обеспечение начальной поперечной остойчивости судна оказывают влияние 1. Осадка судна
4. Площадь ватерлинии судна
13.2.022 Водонепроницаемый надводный борт судна, определяемый Грузовой маркой, обеспечивает 1. Запас плавучести судна
2. Остойчивость судна на малых и больших углах крена
13.2.023 Повысить остойчивость судна можно 1. Приемом балласта в днищевые танки
2. Расположением наиболее тяжелых грузов на палубе двойного дна судна в трюме
13.2.024 Понизить остойчивость судна можно 1. Откачкой балласта из днищевых танков
2. Расположением наиболее тяжелых грузов на верхней палубе судна
3. Расположением наиболее тяжелых грузов на твиндеках выше ватерлинии
13.2.025 К понижению остойчивости приведет 1. Заполнение балластных танков двойного дна на 10 % объема
2. Открытие клапанов крен-балластной системы для перетока воды с борта на борт
3. «снятие пресса» с заполненных балластных танков, уменьшающее их объем до 90%
13.2.026 Отметьте все ответы, которые соответствуют уровням заполнения цистерн (в процентах), при которых необходимо учитывать влияние свободной поверхности жидкости при расчете остойчивости 1. 50
13.2.027 Признаками недостаточной начальной остойчивости у судна являются 1. Длительная задержка судна на одном из бортов при качке
2. Переваливание судна с одного борта на другой с последующей длительной задержкой
13.2.028 Поправка за свободную поверхность жидкости в отсеке зависит от 1. Плотности жидкости в отсеке
2. Формы площади свободной поверхности
3. Величины площади свободной поверхности
13.2.029 Для спрямления судна, стоящего в порту, при наличии крена может быть использовано 1. Перенос груза с борта на борт
2. Перекачка балласта с борта на борт
3. Заполнение на 100 % танков, имеющих свободные поверхности
13.2.030 Начальную остойчивость судна (при малых углах крена) можно определить посредством 1. Расчета начальной метацентрической высоты
2. Построения диаграммы статической остойчивости
13.2.031 Для восстановления остойчивости судна в рейсе рекомендуется заполнение отсеков, удовлетворяющих следующим условиям 1. Находящихся ниже центра тяжести судна
2. Расположенных симметрично относительно диаметральной плоскости судна
13.2.032 Текущую осадку судна можно определить при помощи 1. Марок углубления на носу, корме и средней части судна
2. Рулетки или футштока, путем измерения расстояния от главной палубы до поверхности воды
13.2.033 Свидетельство о Грузовой марке судна устанавливает 1. Минимальный надводный борт судна
2. Положение грузовой марки (диска Плимсоля) на борту судна
13.2.034 Согласно Правил РМРС при учете влияния обледенения на остойчивость судна, плавающего в зимнее время в Беринговом море, Охотском море или в Татарском проливе, следует принимать массу льда на квадратный метр площади 1. Парусности равной 15 кг
2. Общей горизонтальной проекции открытых палуб равной 30 кг
13.2.035 Согласно Правил РМРС при учете влияния обледенения на остойчивость судна, плавающего в зимних сезонных зонах южнее параллели 66°30’с. ш. и севернее параллели 60°00’ю. ш. следует принимать массу льда на квадратный метр площади 1. Парусности равной 7.5 кг
2. Общей горизонтальной проекции открытых палуб равной 15 кг
13.2.036 Признаками положительной начальной остойчивости у судна являются 1. Равномерная качка с равными углами крена на каждый борт
2. Возвращение судна на ровный киль после появления крена, вызванного перекладкой руля
13.2.038 К нарушению продольной прочности судна может привести 1. Попадание на попутную волну с длиной равной длине судна
2. Неравномерное распределение груза и/или балласта по длине судна
3. Размещение наиболее тяжелой части груза в носовой и кормовой частях судна в удалении от мидель-шпангоута
13.2.039 Потеря или снижение остойчивости во время рейса при перевозке навалочных грузов может быть вызвана 1. Разжижением груза под действием вибрации и движения судна и перетекания на один борт
Источник
