Какими способами можно понизить 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
Условия понижения остойчивости судна при плавании на волнении. Причины приводящии к слемингу.
Два способа: 1.Заливаемость. 2. Снижение площади действующей ватерлинии на гребне волны.
Опасность возникает вследствие снижения остойчивости из-за длительного оголения носа и кормы при положении судна на гребне волны, из-за ухудшения управляемости, а также вследствие того, что палуба судов, не защищенных ютом, может быть легко залита -обгоняющими .волнами. Наиболее опасны на ‘попутных курсах волны с длиной, близкой к длине судна. В этом случае нельзя идти полным ходом. При равенстве длины попутной волны и судна может возникнуть угроза значительной потери его остойчивости. Из теории корабля известна зависимость метацентрической высоты от площади действующей ватерлинии. Большинство современных транспортных судов имеет прямостенные борта в средней своей части и острые обводы в носовой и кормовой оконечностях, поэтому при плавании на волнении происходит непрерывное изменение площади действующей ватерлинии, а следовательно, и остойчивости судна. Если при встречном волнении эти изменения происходят достаточно быстро, то при попутной волне, особенно если ее скорость близка к скорости судна,, уменьшение площади действующей ватерлинии может наблюдаться в течение длительного времени. Снижение остойчивости может в таких случаях достигнуть опасных значений и явиться причиной опрокидывания и гибели судна. Наиболее опасным является положение судна на гребне волны. Внешне это проявляется в том, что судно становится более валким, причем углы крена и период бортовой качки достигают в таких случаях больших значений. Судно медленно ложится на борт, медленно выпрямляется, а также принимает на палубу много воды (заливаемость). Мерой обеспечения безопасности судна в таких условиях является изменение его курса и скорости. Скорость при плавании на попутном волнении, создающем опасные условия, во всех случаях должна быть уменьшена. Из всего сказанного следует, что при подготовке к плаванию в шторм следует уделять большое внимание загрузке и балластировке судна и при плавании в шторм — управлению им.Перед поворотом следует по универсальной диаграмме штормования определить положение резонансной зоны качки с тем, чтобы на новом курсе судно могло выбрать наиболее приемлемую скорость. Если судно следует курсом против волны и должно изменить курс на значительный угол, то следует рассчитать поворот так, чтобы положение бортом к волне судно прошло до подхода следующей серии высоких волн. В данном случае следует положить руль на борт. Однако нужно учитывать, что при большой угловой скорости поворота судно, перевалившее положение бортом к волне, может получить удар волны в кормовую часть, что при малой высоте надводного борта приведет к повреждениям палубных устройств и грузов. В таких случаях при подходе высоких волн руль следует отводить заблаговременно.
Слеминг. Слеминг (днищевой) возникает в процессе продольной качки при оголении носовой оконечности и последующем соударении с волной. Большие динамические нагрузки могут привести к серьезным повреждениям конструкций корпуса и оборудования. Особенности слеминга как физического явления определяются в основном совместным выполнением двух условий: оголением днища и входом его в воду с вертикальной скоростью относительно воды, большей (3 + 4)√L, м/с. Вероятность опасных ударов тем больше, чем больше высота волн и скорость судна. Обычно они наблюдаются на встречном волнении в широком диапазоне курсовых углов. Однако при введении в эксплуатацию судов типа Ро-Ро с особой формой кормовых подзоров из-за устройства аппарели в кормовой части, это явление стало оказывать существенное влияние и на кормовую оконечность судов, разрушая элементы набора судна в корме. Отклонение по курсу от чисто встречного движения не всегда является эффективным средством избежать опасности слеминга. Избежать опасных ударов волн легче снижением скорости или увеличением осадки судна носом.
Источник
Какими способами можно понизить остойчивость судна
2. Грузового размера
3. Гидростатических таблиц
4. Гидростатических кривых (Кривых элементов теоретического чертежа)
2. Грузового размера
3. Гидростатических таблиц
4. Гидростатических кривых (Кривых элементов теоретического чертежа)
2. Диаграммы осадок носом и кормой
2. Диаграммы контроля остойчивости
3. Гидростатических кривых (Кривых элементов теоретического чертежа)
2. проведением опыта кренования
h(GM)=M/( D * q )
3. определением периода собственных (свободных) колебаний судна h(GM)=(с*B/ t ) 2
2. уменьшает остойчивость судна
2. Диаграммы контроля остойчивости
3. Универсальной диаграммы статической остойчивости
2. при заполнении соответствующего танка или цистерны менее, чем на 90% объема
2. введением соответствующих поправок на свободные поверхности в Таблицу нагрузок
2. с учетом обеспечения продольной прочности судна
3. с учетом обеспечения местной прочности грузового помещения
2. приемом балласта в днищевые балластные танки без свободных поверхностей (запрессовкой балластных танков)
2. размещение наиболее тяжелой части груза на мидель-шпангоуте судна
3. размещение наиболее тяжелой части груза в удалении от мидель-шпангоута судна
2. поэтапной погрузкой-выгрузкой судна с использованием диаграмм контроля прочности судна
2. уменьшает поперечную остойчивость судна
2. увеличивает поперечную остойчивость судна
2. изготовить специальный фундамент для груза в виде продольных балок, соединенных между собой поперечными бракетами и опирающиеся на жесткие палубные связи судовых конструкций (борта, переборки, комингсы грузовых люков)
2. Промыть место разлива большим количеством воды
3. В закрытом грузовом помещении произвести зачистку льял и колодцев, обеспечить вентиляцию помещения
2. Обеспечить вентиляцию закрытого грузового помещения
3. Собрать вещество в чистую бочку и удалить в безопасное место
2. Оградить место разлива ртути влажным песком
3. Обезвредить разлившуюся ртуть цинковой пылью
4. Удалить поврежденную упаковку в безопасное место или сбросить за борт
2. Если глубина моря в месте слива не менее 25 метров
3. Если слив производится на расстоянии не менее 12 морских миль от ближайшего берега
2. Остановить утечку, исключив возможность взрыва или воспламенения
3. Установить наблюдение за поврежденной емкостью до полного выхода газа
4. Если доступ к источнику утечки затруднен – постоянно вентилировать помещение
2. наличии воды в грузе
3. мойке грузовых танков водой
4. погрузке светлых нефтепродуктов
5. мойке грузовых танков сырой нефтью
2. Электродуговой разряд
2. h=Zc + r — Zg (GM=KB + r — Zg)
2. S Mx (Суммарный момент относительно оси X)
3. S Mz (Суммарный момент относительно оси Z)
2. Xg= S Mx/ D (LCG= S Mx/ D )
2. качка судна носит неравномерный характер, наблюдается задержка судна при накренении на один из бортов
2. Устранение возможности перетекания жидких грузов
3. Откачка воды из помещений имеющие большие свободные поверхности
2. Откачка воды из других помещений имеющие большие свободные поверхности
3. Откачка за борт воды из отсеков выше ватерлинии со свободными поверхностями
2. Удаление за борт высоко расположенных грузов
3. Осушение затопленных помещений после временной заделки пробоины (днищевые помещения осушать не рекомендуется)
2. площадь ватерлинии судна
2. остойчивость судна на малых и больших углах крена
2. перекачкой балласта с одного борта судна на другой борт
2. перенесением груза из носовых помещений судна в кормовые помещения
2. расположением наиболее тяжелых грузов на палубе двойного дна судна в трюме
2. расположением наиболее тяжелых грузов на верхней палубе судна
3. расположением наиболее тяжелых грузов на твиндеках выше ватерлинии
2. уменьшает остойчивость судна за счет влияния свободной поверхности
2. уменьшает остойчивость судна за счет влияния свободной поверхности
2. уменьшает остойчивость судна за счет влияния свободной поверхности жидкости
2. при наличии статического крена судна
2. переваливание судна с одного борта на другой с последующей длительной задержкой
2. ширины отсека
3. площади отсека в плане
2. расположения груза по высоте до подъема груза
2. устранение возможности перетекания жидких грузов из танков одного борта в танки другого борта
2. откачка воды из помещений выше ватерлинии
2. спуск воды в низлежащие помещения
3. спуск за борт воды из помещений выше ватерлинии
2. Режимные грузы
3. Наливные грузы
4. Навалочные грузы
5. Генеральные грузы
2. пищевые наливные грузы
3. химические наливные грузы
4. сжиженные газы, перевозимые наливом
2. Тальманские записки
3. Штурманская расписка
4. Экспортное поручение (разрешение) на отправку груза
2. Является ценной бумагой, товарораспорядительным документом
3. Является доказательством наличия, а в линейном судоходстве и носителем содержания договора морской перевозки
2. Акт учета перегрузочных работ (Statement of Facts)
3. Извещение о готовности судна к грузообработке (Notice of ship’s readiness)
2. Каботажная грузовая марка
3. Региональная грузовая марка
4. Международная грузовая марка
5. Сезонные грузовые марки (гребенка)
2. Высота борта Dmin
3. Длина наибольшая Lmax
4. Ширина наибольшая Вmax
5. Высота надводного борта F
6. Избыточный надводный борт Fизб
7. Длина судна между перпендикулярами L
8. Осадка судна по летнюю грузовую марку
2. Весовое водоизмещение
3. Объемное водоизмещение
4. Грузовместимость судна
5. Регистровая вместимость
6. Чистая грузоподъемность судна
7. Водоизмещение порожнего судна
2. Найтовные (канаты, цепи, штанги)
3. Обвязочные (синтетические пленки, ленты, сетки)
4. Закладные (ручные и полуавтоматические замки, стяжные приспособления)
2. Обеспечения несмещаемости груза под воздействием качки
3. Совместимости и сохранности груза в процессе перевозки
4. Обеспечения необходимой посадки, остойчивости в течение всего рейса
5. Рационального использования грузовместимости помещений и грузоподъемности
6. Возможности использования портовых перегрузочных средств и беспрепятственной погрузки и выгрузки в промежуточных портах захода
2. Исправности противопожарных устройств
3. Исправности действия грузовых устройств
4. Исправности средств контроля за уровнем воды в льялах
5. Пригодности грузовых помещений для перевозки данного груза
2. При спуске груза
3. При подъеме груза
4. При наличии в руках инструмента
2. Размещение крепежа в местах погрузки
3. Работу по защите палубных трубопроводов
4. Подборку необходимых устройств для крепления груза
5. Обозначение мест, которые не должны загромождаться грузом
2. По возможности привести судно носом против волны
3. Ликвидировать крен путем приема балласта после выхода из штормовой зоны
2. Температурный, влажностный и вентиляционный режимы перевозки
3. Потерю качества или порчу от воздействия влаги, загрязнений и пыли
2. Потерю качества или порчу от воздействия различных видов бактерий
3. Потерю качества или порчу от воздействия тепла, коррозии и испарений
4. Опасность, связанную с возможностью неблагоприятного воздействия на человека
2. Правила перевозки групп грузов: зерновые грузы; плодоовощные грузы; мясо, мясопродукты и жиры; рыба, рыбопродукты и морепродукты; консервированная продукция; сахар и соль; животные, пищевые продукты, сырье животного происхождения и корма растительные; грузы, подконтрольные карантину
3. Правила перевозки классов грузов: взрывчатые материалы; газы; легковоспламеняющиеся жидкости; легковоспламеняющиеся твердые вещества; самовозгорающиеся вещества и вещества выделяющие воспламеняющиеся газы при взаимодействии с водой; окисляющиеся вещества и органические пероксиды; токсичные и инфекционные вещества; радиоактивные материалы; коррозионные вещества; прочие опасные вещества; разрядные грузы
2. Правила перевозки групп грузов: навалочные грузы, склонные к разжижению; химически опасные навалочные грузы; навалочные грузы, не обладающие склонностью к разжижению и опасными химическими свойствами
3. Правила перевозки грузов: металлопродукция; подвижная техника; ж/б изделия, конструкции; пакетированные грузы; крупногабаритные и тяжеловесные грузы; натуральный каучук и латекс; тарно-штучные грузы; деревянные дома; гранит и мрамор в плитках и глыбах; бумага, картон целлюлоза; лесные грузы; грузы в контейнерах
Источник