Author: Мельник В.Н.
Tags: техника средств транспорта инженерия транспорт кораблестроение судостроение водный транспорт издательство транспорт
Year: 1990
Text
В. И МЕЛЬНИК
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ
РАСЧЕТЫ
МОРЕХОДНЫХ
ХАРАКТЕРИСТИК
СУДНА
Мдаежшйрйспорт*
УДК 629 12 07 004 5 001 24
Мельник В Н. Эксплуатационные расчеты мореход
ных характеристик судна — М Транспорт, 1990
142 с (Б чка судоводителя)
В книге рассмотрены основные зависимости, исполь
зуемые при расчетах мореходно прочностных характе
ристик судна, требования нормативных документов,
регламентирующих их допустимые значения судовые
документы, применяемые при расчетах посадки, остой-
чивости, непотопляемости и прочности корпуса, методи
ка выполнения расчетов Даны рекомендации по исполь
зованию микрокалькуляторов для расчета мореходных
качеств судна, приведены программы для микрокальку
ляторов «Электроника БЗ 34» и инструкции по рабо
те с ними
Предназначена для судоводителей транспортного и
промыслового флота, эксплуатационников, составляющих
грузовые планы судов, может быть использована на
курсах повышения квалификации
Ил 38, табл 14, библиогр 26 назв
Рецензент А Н Раховецкий
Заведующий редакцией Н В Глубокова
Редактор И В Макаров
3205040000-057
М -------------------47-90
049(01)-90
ISBN-5-277-00851-9
© В Н Мельник, 1990
Памяти Н А Тереховой
посвящается
ПРЕДИСЛОВИЕ
Обеспечение безопасности мореплавания является
одной из основных задач транспортного флота, необ-
ходимым условием эффективности его эксплуатации,
охраны жизни на море и защиты природной среды от
загрязнения Безопасность судна во многом определяет-
ся его мореходно прочностными характеристиками, за-
висящими от принятого грузового плана, технологии
грузовых операций, соблюдения правил перевозки гру-
зов и других факторов Допустимые значения парамет-
ров мореходных качеств регламентируются требования-
ми Регистра СССР, а их выполнение контролируется
при составлении предварительного грузового плана, по
фактической загрузке судна в начале и конце каждого
рейса и в процессе перегрузочных работ
Для расчета и контроля мореходных качеств приме-
няется судовая документация, состав которой и форма
представления отдельных документов могут существенно
отличаться на судах разных типов, что затрудняет ее
использование С пополнением флота специализирован-
ными судами возрастают требования к оперативности
выполнения расчетов и одновременно повышается их
трудоемкость При грузовых операциях на контейнеро-
возах, ролкерах, лихтеровозах для обеспечения требуе-
мых посадки, остойчивости и прочности корпуса необхо-
димо неоднократно перебалластировывать судно, пред-
варяя принимаемые решения расчетами Для повышения
их оперативности и надежности результатов целесооб-
разно использовать вычислительную технику, в частности
широко распространенные программируемые микро-
калькуляторы Большие перспективы в этом плане от-
крывает применение на судах персональных компью-
теров
3
В предлагаемой книге сделана попытка рассмотреть
наиболее часто встречающиеся на транспортных судах
документы, используемые три расистах и контроле по-
садки, остойчивости, непотопляемости и прочности кор-
пуса, и изложить методику проведения практических
расчетов мореходных качеств. При этом внимание уде-
лено не только последовательности расчетов и технике
их -выполнения, но и рассмотрению принципов расчета,
физического смысла и механизма проявления различ-
ных мореходных качеств судна. Эти знания необходимы
судоводителям при повседневной эксплуатации судна
и особенно при знакомстве с новыми методами расче-
тов и нсивыми формами судовых документов. Большин-
ство вопросов, рассмотренных в книге, за исключением
применения вычислительной техники, достаточно хо-
рошо освещено в специальной литературе, но ощущается
явная потребность -в издании, где они были бы собраны
вместе и изложены в простой и доступной, пригодной
для практических расчетов форме. Такая цель и была
поставлена автором книги, замысел которой родился в
результате многолетнего ведения занятий на курсах
повышения квалификации командного состава судов при
Одесском высшем инженерном морском учйлище. На-
сколько она достигнута, судить читателям, замечания и
пожелания которых, а также сообщения обо всех обна-
руженных ошибках и неясностях будут с признательно-
стью приняты.
Глава 1. ПЛАВУЧЕСТЬ И РАСЧЕТЫ
ПОСАДКИ СУДНА
§ 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ПЛАВУЧЕСТИ
Под плавучестью судна понимается его способность
при заданной загрузке (плавать по определенную ватер-
линию.
Положение судна относительно поверхности воды
называется посадкой. Она характеризуется тремя неза-
висимыми параметрами: осадкой Т, углом крена 0 и уг-
лом дифферента ф. На практике обычно используют
сочетание трех других параметров: осадки носом Тн,
осадки кормой 7К и угла крена 0 или средней осадки
Тер, дифферента d и угла крена 0.
Тс^(Тв+Тк)/2; d=Ts-TK. (1)
При теоретических расчетах осадки отсчитывают от
основной плоскости, являющейся горизонтальной плоско-
стью, проходящей через верхнюю кромку горизонталь-
ного киля, причем осадки носом и кормой измеряют на
носовом и кормовом перпендикулярах, не учитывая тол-
щину горизонтального киля, которая может составлять
20—40 мм.
На судне под осадками носом и кормой часто пони-
мают углубления оконечностей, измеряемые по маркам
углублений. Марки наносят арабскими цифрами на
обоих бортах судна с учетом толщины горизонтального
киля 6гК (рис. 1) или других выступающих частей. Они
показывают фактическое углубление корпуса в децимет-
рах в месте их расположения. На судах, построенных
до 1969 г., на левом борту марки наносились римскими
цифрами, по ним отсчитывали углубления в футах. По-
ложение марок углубления на корпусе зависит от его
обводов и должно учитываться при определении водо-
измещения судна по грузовой шкале. Обычно марки
смещены от перпендикуляров (ом. рис. 1) на расстоя-
ния /н и /к в сторону мидель-шпангоута. Например, у
5
Рис. 1. Расположение марок углубления-
Т — теоретическая осадка, Т^, Тк, Т'к — углубления, Л/7 и 77/7 — кормо-
вой и носовой перпендикуляры, ОП — основная плоскость
судов с наклонным форштевнем они располагаются по
обводу штевня, и /н зависит от осадки, а у судов с буль-
бообразной носовой наделкой марки нанесены в районе
(поперечной плоскости, проходящей через носовой пер-
пендикуляр, и /н = 0 для всех осадок. Кормовые марки
углубления на большинстве судов смещены от кормового
перпендикуляра к миделю на одинаковые расстояния»
и /к от осадки не зависит. Величины ZH и /к определяют
по специальному чертежу — схеме расположения марок
углубления. Их считают положительными, если марки
•смещены от перпендикуляров к миделю, и отрицатель-
ными в противном случае. На длинных судах, которые
могут получать значительный изгиб корпуса, марки
наносят также в районе мидель-щпангоута.
При расчетах плавучести определяют водоизмещение
судна по его посадке или рассчитывают посадку по за-
данной загрузке судна. Первая из этих задач сводится
к определению объемного V и массового водоизмещения
D = pV (р — плотность воды, т/м3), равного массе судна.
Решая вторую задачу, необходимо учитывать уравнения
равновесия судна, включающие величины действующих
сил и координаты точек их приложения.
При статическом равновесии судно находится под
действием двух систем сил — сил тяжести, равнодей-
ствующая которых P = gD, где g = 9,81 м/с2 — ускорение
свободного падения, приложена в точке G (рис. 2),
6
называемой центром тяжести (ЦТ) судна, и сил под-
держания, равнодействующая которых Q = pgK прило-
жена в ЦТ объема подводной части корпуса. Точка С
приложения равнодействующей сил поддержания назы-
вается центром величины (ЦВ).
Как известно из теоретической механики, для равно-
весия тела под действием двух сил необходимо, чтобы
они были равны, противоположно направлены и дейст-
вовали то одной прямой. Математически уравнения рав-
новесия судна записываются так:
P=Q;
(2)
Ус — yg=(Zg — zc) tgO,
где Xg, ys и zg — координаты ЦТ, a xc, yc и zc — координаты ЦВ.
Для судна с посадкой прямо (0 = 0) и на ровный
киль (ф = 0) уравнения упрощаются: P = Q; %g=xc;
Таким образом, для определения посадки судна при
заданной загрузке надо рассчитать его водоизмещение
и координаты ЦТ, а затем из условий равновесия (2)
определить осадку, крен и дифферент.
Среди различных требований, предъявляемых к суд-
ну для обеспечения его безопасности, одним из основных
является требование к величине запаса плавучести, под
которым понимается объем всех водонепроницаемых
помещений, расположенных выше действующей ватер-
линии. Минимально допустимый запас плавучести опре-
деляется Правилами о грузовой марке морских судов
Рис. 2. Силы, действующие на судно при статическом равновесии
7
Регистра СССР [16], регламентирующими минимальную
высоту надводного борта для различных зон и сезонов;
плавания. Для судов, совершающих международные
рейсы, требования этих Правил соответствуют Между-
народной конвенции о грузовой марке 1966 г.
Высота минимального надводного борта задается
Правилами о грузовой марке в зависимости от расчетной
длины судна отдельно для судов группы А, в которую
входят суда, спроектированные для перевозки жидких
грузов наливом, и отдельно для труппы В, к которой
отнесены все прочие суда. К определенной таким обра-
зом базисной величине надводного борта вводятся по-
правки, учитывающие отличие геометрических характе-
ристик судна (длины и высоты закрытых надстроек,
полноты корпуса, высоты борта, седловатости палубы
и т. д.) от стандартных, принятых при определении ба-
зисной высоты.
Назначенный судну надводный борт фиксируется
-нанесением на каждом борту в районе мидель-шпангоу-
та палубной линии, знака грузовой марки и грузовых
марок, отмечающих предельно допустимые осадки, до
которых судно может быть погружено при различных
условиях плавания, и удостоверяется выдачей судну
Международного свидетельства о грузовой марке.
§ 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДОИЗМЕЩЕНИЯ СУДНА
ПО ЗАДАННОЙ ПОСАДКЕ
Необходимость определения водоизмещения судна по
его посадке и решения обратной задачи — определения
осадки судна по его водоизмещению — постоянно возни-
кает в практике судовых расчетов. Для решения этих
задач используют грузовую шкалу или грузовой размер
на кривых плавучести и начальной остойчивости судна
(другое распространенное название этого документа —
кривые элементов теоретического чертежа).
Грузовая шкала представляет собой номограмму
зависимости водоизмещения судна D и его дедвейта
DW от осадки (рис. 3). Для каждой из этих величин
построена вертикальная шкала, кроме того, на отдель-
ных шкалах нанесены значения числа тонн на 1 см осад-
ки q (масса груза, прием или снятие которого изменяет
среднюю осадку судна на 1 см) и момента, дифферен-
тующего судно на 1 см.
8
Рис. 3. Грузовая шкала
В метрах
'ШЯЛ
В (рутах
Р* 1,025
1,020
1,015
. 1,010
1,005
1,000
га га
S’SsS
Число тонн ни
1 дюйм осадки
~момент^ дифференту
юшм на 1см гм
111»
Р-1,025
1,020
1,015
1,010
1,005
1,000
В футах
Размерность момента Л1*, дифферентующего судно
на 1 см, в Международной системе единиц (СИ), вве-
денной в СССР с 1.01.82 г., — килоНьютон-метр на 1 см
(кН*м/см), а на грузовых шкалах большинства судов
момент, дифферентующий -судно на 1 см, отложен в
тонна-метрах на 1 см (размерность этой (величины в тех-
нической системе единиц, действовавшей до 1.01.82г.).
Введем для него обозначение При расчетах
дифферента используется А1* или М в зависимости от
того, входит в расчетную формулу сила или масса.
Для учета фактической плотности забортной воды
при работе с грузовой шкалой на шкалах водоизмеще-
ния и дедвейта проведены вертикали для значений плот-
ности от 1 до 1,025 т/м3 с шагом 0,005, пересекаемые
наклонными прямыми постоянных значений водоизме-
щения или дедвейта. Влияние плотности воды на q и М
не учитывается.
В грузовую шкалу входят с Гер (см. рис. 3), откла-
дывая ее значение на шкалах осадок, которых обычно
две, и соединяя полученные точки горизонтальной пря-
мой. Интерполируя между /ближайшими значениями
плотности, нанесенными на грузовой шкале, проводят
вертикаль, соответствующую фактической плотности
забортной воды, и в точке ее пересечения с горизон-
талью снимают со шкалы значение водоизмещения (или
дедвейта). М и q определяют по соответствующим шка-
лам в точках их пересечения с горизонталью.
Задача определения осадки судна по заданным водо-
измещению D и фактической плотности забортной воды
РФ решается по грузовой шкале в обратном порядке:
проводят вертикаль, соответствующую рф? на вертикали
отмечают точку, изображающую D, и через нее прово-
дят горизонталь до пересечения со шкалой осадок.
Ниже приведены примеры решения задач по грузовой
шкале (см. рис. 3):
при Тср = 8,75 м и РФ-1,011 т/м3 £>=17 560 т, /Ж-12 140 т.
24,26 т/см, М —211 тс-м/см;
при D= 18 500 т и рф = 1,008 т/м3 £=9,14 м.
На судах старой постройки еще можно встретить
грузовые шкалы, построенные для двух значений плот-
10
ности воды — для пресной с р= 1 т/м3 и морской с
^>=1,025 т/м3. При работе с ними фактическая плотность
забортной воды не может быть учтена, и необходимо
вводить направку на плотность для определяемых вели-
чин водоизмещения или осадки.
Кривые плавучести и начальной остойчивости пред-
ставляют собой чертеж, изображающий различные ха-
рактеристики подводной части корпуса и ватерлинии
судна в зависимости от осадки, которую откладывают
по оси ординат. Так как форма и размерения корпуса в
значительной мере определяют мореходные качества
судна, эти характеристики широко используются при
практических расчетах. На каждой кривой указаны ее
название или условное обозначение величины, масштаб
н начало отсчета, если оно отлично от нуля оси абсцисс.
На некоторых чертежах в нижней и верхней частях
нанесены шкалы для отсчета значений соответствующих
величин (рис, 4). Кривые зависимости водоизмещения
судна от его осадки называют грузовым размером. На
чертеже могут быть от одной до трех таких кривых:
Рис. 4. Кривые плавучести и начальной остойчивости (кривые эле-
ментов теоретического чертежа)
11
кривая объемного водоизмещения V, кривая объемного
водоизмещения с учетом выступающих частей
и кривая массового водоизмещения Z> = pV'. При поль-
зовании кривыми по оси ординат откладывают -среднюю
осадку судна, через 'полученную точку проводят гори-
зонталь и значения искомых величин получают умно-
жением масштаба соответствующих кривых на абсцис-
сы точек пересечения их с горизонталью или снимают с
соответствующих шкал.
На рис. 4 пунктирной линией со стрелкой показано
определение величин по кривым плавучести и начальной
остойчивости:
при 7=4,8 м V=35O0 м3, £>=3590 т, zc=3,25 м, г=2,48 м,
£т=5,67 м, 5 = 1100 м2, Xf— —4,6 м, хс— —2,4 м, /х-=8650 м4, Iyf=
=4,9-Ю5 м4, /?= 140 м.
На новых судах, кроме грузовой шкалы и кривых
плавучести и начальной остойчивости, в комплект доку-
ментации по корпуд^иогут входить таблицы элементов
теоретического чертежа, рассчитанные на ЭВМ с шагом
ДТ=0,01-4-0,02 м, которые также можно использовать
для определения водоизмещения или осадки судна. Ра-
ботать с ними удобнее, чем с кривыми.
При работе с грузовой шкалой, кривыми плавучести
и начальной остойчивости (кривыми элементов теорети-
ческого чертежа) надо помнить следующее:
грузовая шкала и кривые построены для посадки-
судна прямо и на ровный киль (без крена и дифферен-
та) и в предположении, что корпус судна абсолютна
жесткий;
на грузовой шкале по шкалам осадок нанесены
углубления корпуса (фактические осадки, определяемые
с учетом толщины горизонтального киля);
на кривых плавучести и начальной остойчивости по
оси ординат отложены теоретические осадки, измеряемые
от основной О)осдсти горизонталь-
ного киля);
использование грузовой шкалы для определения
водоизмещения по осадке обеспечивает более высокую-
точность, чем использование грузового размера.
12
§ 3. ПОПРАВКИ К ВОДОИЗМЕЩЕНИЮ,
ОПРЕДЕЛЕННОМУ ПО ГРУЗОВОЙ ШКАЛЕ
Точность расчета водоизмещения судна по его осадке
различна для судов разных типов. На судах, перевозя-
щих наливные и навалочные грузы, такой расчет точнее,
потому что количество принимаемого или выгружаемого
груза на них контролируется по изменению водоизме-
щения.
Так как грузовая шкала построена для судна с жест-
ким корпусом, имеющего посадку прямо и на ровный
киль, а при произвольной загрузке судно может иметь и
дифферент, и изгиб, то при определении водоизмещения
с помощью грузовой шкалы по средней осадке допуска-
ется погрешность. Ее причиной является отличие средней
осадки судна от его осадки на ровном киле при том же
водоизмещении, вызванное дифферентом, изгибом кор-
пуса и положением марок углубления.
При малом дифференте судна ось равнообъемного
наклонения согласно теореме Эйлера проходит через ЦТ
площади действующей ватерлинии. Поэтому осадка,
измеренная при ЦТ площади ватерлинии, не меняется,
и с этой осадкой следовало бы входить в грузовую шка-
лу для определения водоизмещения. При больших диф-
ферентах судна из-за развала бортов в оконечностях ЦТ
площади равнообъемной ватерлинии перемещается по
«катящейся» кривой, что дополнительно смещает сече-
ние, в котором осадка не изменяется. Но в грузовую
шкалу входят не с этой осадкой, а с Тср, которая пред-
ставляет собой осадку на середине расстояния между
носовой и кормовой марками углубления, по которым
сняты осадки оконечностей.
Кроме того, необходимо учитывать, что корпуса су-
дов, особенно имеющих большую длину, в зависимости
от загрузки могут получать прогиб или перегиб, что
также существенно изменяет осадку.
Погрешности водоизмещения, определенного по гру-
зовой шкале, исправляют введением поправок.
Учитывая поправки на обводы корпуса в оконечно-
стях Д£>Обв= lOOt/ATi, водоизмещение приводит к осадке,
измеренной в плоскости мидель-шпангоута. Вычисленная
по осадкам, снятым по маркам углубления в оконечно-
стях, ТСр соответствует осадке, измеренной на расстоя-
нии 0,5 (/и — от миделя, а разность между осадкой
13
на миделе и средней A7,i = 0,5(ZH —/K)tgxp. Так как
tgi|? = d/L, где L — длина судна между перпендикуляра-
ми, то ATi=0,5(/h — l^dlL, а 'выражение для поправки
к водоизмещению на обводы корпуса в конечностях
ADo6b=50^(Zh-Zk)^/L (3)
Учет поправки на дифферент АРДИф приводит водо-
измещение к осадке при ЦТ площади ватерлинии судна
на ровном киле:
Д^диф = (4)
так как kT<2=Xftgty-=XfdlL, где Xf — абсцисса ЦТ пло-
щади ватерлинии, определяемая по кривым плавучести
и начальной остойчивости для осадки Тср (при работе с
кривыми надо использовать теоретическую осадку Т'ср,
отличающуюся от ТСр на толщину горизонталыного киля,
однако при эксплуатационных расчетах этой разностью
пренебрегают).
Поправка на изгиб корпуса
ДРизг«0,74^, (5)
где f — стрелка прогиба корпуса в сантиметрах;
(Тм — Гср) 100, (6)
где Тм—осадка на миделе.
Поправка на изгиб может не учитываться для судов
небольшой длины, корпус которых имеет значительную
жесткость. У таких судов марки углубления на миделе
не нанесены.
При определении осадок по маркам углубления реко-
мендуется их вычислять как полусуммы осадок левого
и правого бортов, особенно в тех случаях, когда марки
нанесены в районе корпуса, имеющем значительную
ширину, например на миделе. Исправление осадки, сня-
той с одного борта, на угол крена нежелательно, так
как небольшие погрешности в определении угла крена
существенно искажают величину осадки.
Кроме перечисленных поправок, при использовании
грузовой шкалы, построенной для двух значений плот-
ности забортной (воды, необходимо учитывать поправку
на фактическую плотность рф забортной воды*
Л П РФ Р " /7\
Д£^пл— D, (7)
Р
14
где р — плотность воды, для которой построена грузовая шкала;
~D— водоизмещение, определенное по грузовой шкале при этой
плотности и осадке Тср.
Определенные по формулам (3) — (5) и (7) поправ-
ки учитывают со своими знаками:
£) = D + kD0 б в 4“ Л^диф 4- АРизг Ч- (8)
В литературе [1, 3, 11, 12] можно встретить и другие
рекомендации по учету поправок к водоизмещению, хотя
принципиальных отличий в них нет.
Ряд авторов '[1, 3] в выражении для поправки на об-
воды корпуса вместо отстояний /н и /к марок углубления
от перпендикуляров используют отстояния марок от
миделя хн и хк.
В работе [11] вместо учета поправки на обводы кор-
пуса рекомендуется осадки носом и кормой привести к
осадкам на перпендикулярах. Для этого можно исполь-
зовать формулы T*H = TH + lHd/L; Т*К = ТК — lKd/L,
Вычисленная по Т*н и Т*к средняя осадка будет
осадкой на миделе, она и используется для определения
водоизмещения по грузовой шкале.
Исследования В. К. Рябченко [17] показали необхо-
димость уточнения формулы (4) для судов с большим
развалом бортов при значительном дифференте:
АР*диф = Ю0^(х^4-АЛ1/2^)Ж, 1
—. — — ( (9)
ДМ=М(ТН) — М(ТК), J
где М(Тп) и М(ТК) обозначают моменты, дифферентующие судно
на 1 ем, определенные по грузовой шкале для осадок Тв и Тк.
Если в грузовую шкалу нельзя войти с осадкой Тн
(шкала строится, начиная с осадки судна порожнем),
то подбирают такую величину а, чтобы с осадкой Тп + а
можно было войти в грузовую шкалу, и рассчитывают
д7Й=[ЛГ(Тн4-а) — Wk — a)]d/(d+2a). (10)
В портах Японии и других стран [12] изгиб корпуса
при определении водоизмещения учитывают корректи-
ровкой средней осадки, которую вычисляют по формуле
15
Т*СР = (Тн+Тк+ЗТмлб + ЗТмпб)^ (11)
ИЛИ
7'**ср=[3(7'н4-7’к) 4-7 (Гмлб + Гмпб)]/20, (12)
а в выражение (4) для поправки ла дифферент допол-
нительно вводят квадратичную поправку:
агч гл d2 dM
Дь>диф2 — 50 ,
L аТ
где производная dMjdT приближенно равна ДАГ/d.
Суммарная noinpa'BiKa на дифферент ДДдиф+Д^дифг
может быть сведена к выражению (9).
Учет поправок к водоизмещению, определенному по
грузовой шкале, покажем на примере 1.
Пример 1. Определить по грузовой шкале водоизмещение суд-
на, если его посадка характеризуется следующими параметрами:
Тн=2,41 м, Тк=6,17 м, Тм=4,25 м при Рф = 1,021 т/м3, £=140,0 м.
По формулам (1) и (6) определяем среднюю осадку, диффе-
рент и стрелку прогиба корпуса судна: Тср=4,29 м, d= —3,76 м и
_4 См.
Входим в грузовую шкалу со средней осадкой и рф и определя-
ем £>=7700 т и <7=20,6 т/см. По кривым плавучести и начальной
остойчивости для ТСр определяем абсциссу ЦТ площади действую-
щей ватерлинии Xf= —0,15 м, а по схеме расположения марок
углубления для Тн и Тк определяем отстояния марок углубления,
соответствующих этим осадкам, от перпендикуляров /п^2,8 м,
/к —0,4 м.
Поправки к D, определенному по грузовой шкале, рассчитыва-
ем по формулам (3) — (5): ДРОбв= —66,4 т, ДРДИф=8,3 т, ДПИзг—
= —61,0 т, а исправленное значение водоизмещения — по форму-
ле (8): £> = 7580 т.
Для сравнения результатов, получаемых при различной мето-
дике учета поправок к водоизмещению, рассчитаем по выраже-
ниям (11) и (12) Т*ср=4,26 м, Т**сР=4,262 м, их величины прак-
тически совпадают.
По Тйср=4,26 м и рф = 1,021 т/м3 по грузовой шкале находим
Ц* = 7640 т:
5+ДРизг=7700—61 = 7639—7640 т.
Очевидно, что определение водоизмещения по осадке Т*ср рав-
нозначно учету поправки на изгиб корпуса к водоизмещению, опре-
деленному по осадке Тср. Этот вывод можно подтвердить и путем
анализа выражения (11).
16
Вычислим поправку к водоизмещению на дифферент по уточ-
ненной формуле (9). Так как грузовая шкала обрывается при Т=
«=2,8 м, примем а—0,5 м и для Т=Тн+а=\2,91 м определим
123,4 тм/см, а для _Т_=ТК — a—5fi7 м — М= 152,1 тм/см. По
(10) и (9) рассчитаем ДМ=39,1 тм/см и А£>*ДИф — 50,8 т. Как видно
из расчета поправки на дифферент, определенные по (4) и (9),
разнятся между собой более чем на 50 т. Следовательно, при зна-
чительном дифференте судна поправку на дифферент целесообразно
вычислять по уточненной формуле (9).
Уточненное значение £>=£)*4-ДП*ДИф+ДПобв:=7630 т.
§ 4. РАСЧЕТ ВОДОИЗМЕЩЕНИЯ И КООРДИНАТ
ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ СУДНА
Для расчета осадок носом и кормой при произволь-
ной загрузке судна необходимо знать D и его статиче-
ский момент относительно плоскости мидель-шпангоута
Мх. Эти величины рассчитывают в табличной форме
(табл. 1), рекомендуемой Информацией об остойчивости
для капитана L Одновременно с ними вычисляют стати-
ческий момент водоизмещения относительно основной
плоскости Mz, используемый при расчетах остойчивости.
Таблица 1 Вычисление водоизмещения и координат ЦТ
судна по заданной загрузке
Вид нагрузки
Плечи, м
Моменты, т-м
Судно порожнем
Снабжение, экипаж, про-
визия
Dq XgQ
ГП[ Х1
ZgO D0Xg0 D0ZgQ
Z\ m^X\ tn{Zi
Судовые запасы,
двойного дна № 3
танк 25—39 mt
Zi тгХг niiZi
Грузы, трюм № 1
Валласт
1 В дальнейшем именуется Информация об остойчивости.
2—1050 17
В качестве видов нагрузки в таблице учитывают суд-
но порожнем, снабжение, запасы, балласт и грузы, рас-
положенные в отдельных судовых помещениях. Грузы
могут учитываться как укрупненно для всего помещения,
так и по видам грузов при различии их характеристик.
В таблицу для каждой i-й нагрузки заносят ее мас-
су т, и координаты ЦТ — абсциссу хпи и аппликату zmi.
Ордината ут1 обычно не учитывается, так как загрузка
судна, как правило, симметрична относительно диамет-
ральной плоскости (ДП). Масса порожнего судна и ко-
ординаты его ЦТ приведены в Информации об остой-
чивости. Координаты ЦТ запасов и балласта для боль-
шинства судовых цистерн независимо от их заполнения
принимают равными координатам ЦТ объема цистерн^
приведенным на чертеже «Эпюра емкости» или в табли-
це судовых помещений. Допускаемая при этом погреш-
ность в определении Mz (из-за завышения zmt в частич-
но заполненных цистернах) пренебрежимо мала, да к
тому же делается в безопасную для остойчивости сто-
рону. Для диптанков, имеющих значительную высоту и
большой объем, аппликату ЦТ запасов или балласта,
принятых в диптанк, определяют по фактическому его
заполнению.
При определении координат ЦТ груза в отдельном
помещении руководствуются следующим: абсциссу ЦТ
груза хт1 принимают равной абсциссе ЦТ объема грузо-
вого помещения xvt, если груз равномерно распределен
по длине помещения, если же груз расположен на огра-
ниченном <участке дли^т трюма или твиндека, то его ЦТ
принимают на середине длины этого участка; для тяже-
ловесов координаты ЦТ принимают по их фактическому
положению.
Сложнее определить аппликату ЦТ груза, особенно
при частичном заполнении грузового помещения. Для
этой цели можно использовать судовые документы (таб-
лицы, номограммы, чертежи), на которых представлены
зависимости объемов и координат ЦТ объемов грузовых
помещений от уровня их заполнения. Удобно пользо-
ваться чертежом размещения грузов (рис. 5), на кото-
ром изображен сжатый вдоль оси абсцисс схематический,
продольный разрез судна, показаны грузовые помещения
и большие цистерны и отмечены координаты ЦТ их
объемов. На каждом из помещений нанесены криволи-
нейные шкалы си/, градуированные в метрах в кубе.
18
М
46
Люк N5
шо
0200
-1000
4>оо_
*500
-400
-12
10
-'ОО.
40.
^00^200
8
-6
-800
'-600
"Со
800 -'400
600 Lynn
40- гии
200..
~400
-4
-2
шах
та МО
МО
ЛюкМ4 Люкк'З 21KKN2
-1500
I^C Z
4600* '-№00
1200 *
800
\400
400
f
-2500
ЛюкМ1
f
800-
600:
400
200
800-
600'-
-6
ш:-
200-'.
'-800
:':400
Твин
дек
бак
*юоо
600
-200
Л500
1500
1200
800
400 Z-
500
Гс
4500
ЮОО ^С
500
\-1200
воо
< 400\
0-
2500
£ с \2D00
2800 - iCnn
+ 2400*-*-1500
2000'-inn
1600 '--1£00
~~ 1200 :-п'
4 S00 -^500-
400 ______
2800
-2000
2000
600-
400:.
2800^501
1500
1000
z С
**2400
4-2000
-1600
4200
-.800
f 400
ii-
ус
400
200-'.
500 5,
*
£
5
5§!
\800 ::<ЛУ
-60 ' -40 < -20 t 20 t 40 ( 60
Рис 5. Чертеж размещения грузов
Кривая f задает (положение ЦТ площади горизонталь-
ного сечения помещения, по ней также определяют уро-
вень, по которому разместится в помещении груз задан-
ного объема. Шкала с служит для определения положе-
ния ЦТ объема, занятого грузом. Для отсчета координат
ЦТ на чертеже нанесены вертикальные и горизонтальные
оси, градуированные .в метрах.
Объем груза в помещении рассчитывают по его мас-
се mt и удельному погрузочному объему /г:
(13)
Обычно шкалы с и f построены для навалочного
груза, поэтому при размещении кипового груза в чер-
теж входят с условным объемом и*т1, равным объему
навалочного груза, который расположился бы в j-м по-
мещении по тот же уровень, что и киповый:
^*тг = 'Отг W3 зерн/Г, КИП} (14)
Где Wj зерн и W3 кип — зерновая и киповая вместимость у-го грузо-
вого помещения.
2* 19
Если в трюме размещены два различных груза с
объемами V\ и v2 один поверх другого, то аппликату
ЦТ нижнего груза zmi = zvi снимают непосредственно по
шкале с для объема Vi, а ЦТ верхнего груза принимают
расположенным на середине ъысоты его слоя или для
более точного определения составляют уравнение стати-
ческих моментов объемов грузов относительно основной
плоскости. vlzvi-t-V2Zv2= (t>i + v2)zsv и решают его отно-
сительно zv2\
Z®2 = [(tfl+02)ZB V—VxZv\\lv2 (15)
Аппликату ЦТ суммарного объема грузов Zzv сни-
мают по шкале с для объема Ui + vs.
Пример 2. В трюм № 3 (чертеж размещения грузов показан
на рис. 5) принято 740 т руды с %i = l,35 м3/т и 210 т генерального
груза с %2=2,53 м3/т. Вместимость трюма № 3 для кипового груза
№зкип = 2620 м3, для зерна W3 зерН=2910 м3. Определить аппликаты
ЦТ грузов.
По формулам (13) и (14) вычисляем объем каждого груза
^1=1000 м3, ^2=530 м3 и условный объем генерального груза
у*2=590 м3
По шкале с трюма № 3 на чертеже размещения грузов для
объема у 1 = 1000 м3, занятого рудой, определяем Zvi = 2,4 м, а для
суммарного объема, занятого грузами, г>14-^*2= 1590 м3 определяем
ZEv = 3,l м
По выражению (15) вычисляем 2^2=4,29 м.
На рис. 5 объемы, занятые грузами, заштрихованы, а опреде-
ление Zvi и г Sv показано пунктирными стрелками.
После заполнения таблицы загрузки для каждого
вида нагрузки рассчитывают статические моменты ее
массы относительно плоскостей миделышпангоута и
основной. = Mzt = mlzmi, и заносят в соответ-
ствующие графы таблицы. Суммируя массы и статиче-
ские моменты всех статей нагрузки, рассчитывают водо-
измещение судна и его статические моменты относитель-
но миделя и основной плоскости:
Р=£>о4-2/пг; (16)
Mx=DQXgQ+%mtXi; (17)
Mz=DoZgo+Zmtzlt (18)
а также координаты ЦТ судна:
Xg^Mx/D- Zg=Mz/D. (19)
20
§ 5. РАСЧЕТ ПОСАДКИ СУДНА
ПРИ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ЗАГРУЗКЕ
Широко распространен расчет посадки судна при его
произвольной загрузке по схеме приема большого груза
с помощью грузовой шкалы и кривых плавучести и на-
чальной остойчивости. Этот способ универсален и легко
может быть использован при приеме на судно любого,
в том числе и большого, количества груза. При расчете
посадки судна по схеме приема большого груза в таб-
лице загрузки (см. табл. 1) рассчитывают водоизмеще-
ние судна и его статический момент относительно плос-
кости миделя. По D и рф на грузовой шкале определя-
ют Г.
Если грузовая шкала построена для двух значений
р (для пресной и морской воды), то по D определяют Т'
в пресной или морской воде и рассчитывают поправку
к осадке на плотность воды:
р~-р*— — Г, (20}
Рф «
где р — плотность воды, для которой по грузовой шкале определена
осадка Г, а 6 и а — коэффициенты общей полноты корпуса и пол-
ноты действующей ватерлинии, определенные по кривым плавуче-
сти и начальной остойчивости для осадки Т'.
Вместо учета поправки на плотность воды можно
определить осадку судна непосредственно по грузовой
шкале, построенной для пресной воды, если войти в нее
с У=/)/рф, численно равным в пресной воде массовому
водоизмещению.
Для Т по кривым плавучести и начальной остойчи-
вости определяют абсциссу ЦВ хс и абсциссу ЦТ пло-
щади действующей ватерлинии и. По формуле (19)
рассчитывают абсциссу ЦТ судна xg
По кривым плавучести и начальной остойчивости
расчетные ‘величины определены для случая посадки
судна на ровный киль. Так как в общем случае загрузки
то силы тяжести и силы поддержания образуют
пару сил, момент которой вызывает наклонение судна
в продольной плоскости и называется дифферентующим
моментом: Л1ДИф = Р(х^— хс). Разделив ЛГДИф на момент,,
дифферентующий судно на 1 см, получают дифферент
судна в сантиметрах:
d=P(xg-Xc)IM*. (21)
21
Так^как на грузовой шкале обычно изображают не
JH*, а М (см. § 2), то после подстановки в (21) P = gD
и M*=gM и сокращения на g получают более распро-
страненное выражение:
d=D(xg — хс)/М. (22)
Величину момента, дифферентующего судно на 1 см,
определяют по грузовой шкале или кривым плавучести
и начальной остойчивости по Т. Ее можно рассчитать и
по приближенным формулам: M* = P/?/(100L) и М =
= DR/(100L),
где R — продольный метацентрический радиус, также определяемый
по кривым.
Осадки судна носом и кормой (на перпендикулярах)
рассчитывают по выражениям:
Tn==T+(LI2-xf)d/L- ТК = Т— (L/2+xf)d/L. (23)
Так как при реальных эксплуатационных дифферен-
тах судна величина dxtIL мала, то на практике обычно
пользуются приближенными выражениями, которые по-
лучают, если пренебречь вторым слагаемым (принять
^ = 0):
TH = T+tZ/2; ТК = Т — d/2. (24)
§ 6. МАСШТАБ БОНЖАНА
Масштаб Бонжана представляет собой чертеж, на
котором изображены величины погруженных площадей
теоретических шпангоутов в зависимости от их углуб-
ления.
Обычно на чертеже показан сжатый по длине боко-
вой вид корпуса судна (рис. 6), на котором вертикаль-
ными линиями отмечены следы теоретических шпангоу-
тов и ог них построены кривые погруженных площадей
а)г = ф(Гг). На некоторых чертежах при равноотстоящих
шпангоутах вместо погруженных площадей кривые изо-
бражают погруженные объемы: уг = согД£, где AL—рас-
стояние между теоретическими шпангоутами (теорети-
ческая шпация).
22
Рис. 6. Масштаб Бонжана
Масштаб Бонжана предназначен в основном для
расчетов водоизмещения и абсциссы ЦВ судна при его
посадке с большим дифферентом. Он не часто исполь-
зуется при судовых эксплуатационных расчетах, но
встречаются случаи, когда применение масштаба Бон-
жана необходимо. С его помощью, например, можно
рассчитать объем и абсциссу ЦТ объема любого отсека
корпуса, в том числе и машинного отделения (МО), что
требуется для расчетов непотопляемости. По масштабу
Бонжана рассчитывают составляющие изгибающего
момента и перерезывающей силы от действия сил под-
держания при проверке прочности крупнотоннажных
судов.
Для расчета водоизмещения и абсциссы ЦВ по
масштабу Бонжана на боковом виде корпуса наносят
осадки носом и кормой и проводят след ватерлинии.
Для учета изгиба корпуса можно нанести также осад-
ку на миделе и через полученные три точки провести
плавную кривую следа ватерлинии. Точка М пересече-
ния ватерлинии со следом i-ro теоретического шпангоута
(см. рис. 6) отсекает на вертикали отрезок КМ, равный
углублению этого шпангоута. Проводя через точку М
горизонталь до пересечения с кривой (оДЛ), получают
отрезок MN, изображающий в масштабе площадей
погруженную площадь f-го теоретического шпангоута.
Определенные по масштабу Бонжана площади сщ зано-
сят в табл. 2, и дальнейший расчет ведут в табличной
23
форме. Если ватерлиния и не пересекает какой-либо из
концевых шпангоутов, то вместо его площади в графе 2
т'абл. 2 ставят прочерк Если на чертеже для концевых
шпангоутов построены кривые приведенных площадей
(обычно они нанесены пунктирными линиями), то при
расчете водоизмещения следует пользоваться этими
кривыми.
Суммируя величины погруженных площадей и их
произведений на постоянные множители, вносят суммы
в графы 2 и 4, под ними записывают поправки, вычис-
ляемые как полусуммы крайних слагаемых, и исправ-
ленные СУММЫ: SHCnpGh = ScO: — ((Оо + (02о)/2; 2испрШг(Ю —
— i) =Scon( 10 — f) — (Юсоо— 1Og)2o)/2.
Объемное водоизмещение судна и абсцисса ЦВ:
У = Д£2испрС01, Лг = ДЛ2испр(0г (Ю — 1)/5испр(0г. (25)
Таблица 2. Вычисление объемного водоизмещения
и абсциссы ЦВ судна по масштабу Бонжана
Номер 1 теоретиче- ского шпангоута Погрлженная пло- щадь (о теоретиче ского шпангоута, м2 Множи- тель (10 — i) Графа 2 X графу 3
1 2 3 4
0 (Do 10 (Oo Ю
1 (Di 9 (Di-9
2 (02 8 (02 8
19 (019 —9 (019 (—9)
20 <020 —10 (020 (—10)
Сумма Scot — 2(Ог(10 — i)
Поправка ((0о + (Ого) /2 — (10(o0— 10co2o)/2
Исправленная .сумма SjicnpCDi — Sjicnp(Di (10 — /)
54
Распределение погруженных площадей шпангоутов в
объемов подводной части корпуса по длине судна иллю-
стрирует строевая по шпангоутам (рис. 7), представляю-
щая собой кривую зависимости погруженной площади
шпангоута от его положения по длине, которая строится
с помощью масштаба Бонжана Площадь, ограниченная
строевой и осью абсцисс, с учетом масштаба равна
объемному водоизмещению судна, а абсцисса ЦТ этой
площади равна абсциссе ЦБ:
1 b/j
V= J wdx; Хс— ( ($xdx. (26)
-b/2 V _ь/2
Расчет V и хс по масштабу Бонжана в табл. 2 и по
выражениям (25) фактически является вычислением
определенных интегралов (26) в табличной форме по
правилу трапеций.
Для вычисления объема произвольного отсека корпу-
са судна по заданный уровень и абсциссы ЦТ этого
объема на строевой по шпангоутам вертикальными ли-
ниями наносят следы плоскостей поперечных переборок
и, Применяя свойства строевой к выделенному вертика-
лями участку, рассчитывают
Хд । Хн
v= f G)dx; xv= — f (axdx, (27)
XK V XK
где хл и хк — абсциссы кормовой и носовой переборок отсека.
Рис. 7. Строевая по шпангоутам
25
Пример 3. Рассчитать по масштабу Бонжана объем отсека МО
судна но уровень твиндечной палубы и абсциссу его ЦТ.
— —45,5 м, Хн = —22,2 м, £твп = 8,1 м, Д==140 м.
Теоретическая шпация ДЛ=Д/20=7 м.
Определим номера т и п ближайших теоретических шпангоу-
тов, расположенных в нос ог носовой и кормовой переборок МО:
/п=[10 — хн/Д£]= 13, /г = [10 — хк/ДД]=16 (квадратные скобки озна-
чают, что берется целая часть заключенного в них выражения).
Рассчитываем объем и абсциссу ЦТ объема отсека, заключен-
ного между плоскостями 13-го и 17-го теоретических шпангоутов.
Для этого площади теоретических шпангоутов на уровне твиндеч-
ной палубы, определенные по масштабу Бонжана, заносим в табл 3,
вычисляем исправленные суммы и рассчитываем v = AL ^испрОЪ —
17
~3640 M^J Х-и —ДА 2испрС0г(Ю — i)/2испрС0г = -—33,7 м.
1= 13
Так как носовая и кормовая переборки МО не расположены
в плоскостях теоретических шпангоутов, для получения объема
отсека МО с?мо следует из рассчитанного объема v вычесть объем
корпуса vH, заключенный между носовой переборкой и 13-м шпан-
гоутом, и объем заключенный между кормовой переборкой и
17-м шпангоутом. На рис. 7 объемы ун и ик изображены площадя-
ми криволинейных трапеций ABEF и CDKP.
Для вычисления он рассчитываем отстояние носовой переборки
от 13 го теоретического шпангоута 4F = AL(10 — т)—хн=1,2 м.
Площадь носовой переборки МО по уровень твиндечной палубы
вычисляем, сделав допущение, что зависимость площади шпангоута
от его положения по длине судна линейна в пределах теоретиче-
Таблица 3 Расчет объема и абсциссы ЦТ объема отсека,
расположенного между 13-м и 17-м теоретическими шпангоутами
(см. табл. 2)
i Множи- тель (10-0 Графа 2 X графу 3 f
1 2 3 4
13 156,0 —3 —468,0
14 147,2 —4 —558,8
15 134,1 —5 —670,5
16 115,0 —6 —690,0
17 90,6 —7 —634,2
S 642,9 — —3051,5
Поправка 123,3 — —551,1
Sucnp 519,6 — ' —2500,4
26
ской шпации. ((D^+i — <0т)Л/7АЛ= 154,5 м2. Объем ин и
абсциссу его ЦТ вычисляем как площадь трапеции ABEF и отстоя-
ние ее ЦТ от плоскости мидель-шпангоута Uh=Sab^=/4/?(gjh +
4-от)/2= 186,3 м3; xH=AL(10 — т) — AF(2coH+o)m)/[3 (сон+ют)]=
₽ —21,6 м.
Аналогично вычисляем объем ик и абсциссу его ЦТ хкг
KD=xk —AL[10—(п+1)]=3,6 м;
(0к = (0п+1— (cDn+i —ton)W/AL==103,2 м2;
цк=5сэкр = К^(о)к4-<йп+1)/2 = 348,8 м3;
хк=ДЬ[10— (и+1)]+К^(2сОк + соп+1)/[3(оэь + о)п4-1)]=: —47,2 м.
Определяем объем отсека и абсциссу его ЦТ; Умо = а— цн —
— пк = 3100 м3, хмо=(ц^и — ЦнХн — vkxk)/^mo= —32,9 м.
В документации судов, особенно зарубежной дострой-
ки, можно встретить масштаб Бонжана в форме, отлич-
ной от описанной в начале параграфа и показанной на
рис. 6. Так, вместо кривых погруженных площадей на
следах теоретических шпангоутов могут быть нанесены
шкалы площадей. На других чертежах кривые погру-
женных площадей всех теоретических шпангоутов
построены на одной вертикальной оси (рис. 8). Такая
форма масштаба Бонжана ко-мпактна, но менее удобна
Рис. 8. Масштаб Бонжана, построенный от общей оси
27
в работе, так как на ней нельзя провести след ватерли-
нии. Углубление каждого теоретического шпангоута
Tt = TH + lHdlL — [rf+ (/н + /к)^/^К/20. Выполняя расчеты
по масштабу Бонжана в этой форме, целесообразно
добавить в табл. 2 графу для записи величин Тг.
§ 7. ДИАГРАММЫ ОСАДОК НОСОМ И КОРМОЙ
Для оперативной оценки посадки по рассчитанным
водоизмещению судна D и его статическому моменту
относительно плоскости мидель-шпангоута Мх на судах
используют диаграммы осадок носом и кормой. Встре-
чаются они в нескольких модификациях. Более распро-
странены диаграммы в форме Петерсена, реже исполь-
зуются диаграммы в форме Фирсова.
Диаграмма осадок носом и кормой в форме Петер-
сена строится в прямоугольных координатах, по одной
из осей отложено D, а по другой — Мх (рис 9). Каждой
точке на координатной плоскости соответствует опреде-
28
ленное состояние загрузки судна, для которого рассчи-
таны осадки Т„ и Тк. Через точки с одинаковыми зна-
чениями осадок носом проведено семейство кривых
Ти—const с интервалом АТ. Аналогично построено се-
мейство кривых Тк = const. Через точки, для которых
Т„ = ТК, проведена кривая нулевого дифферента На
некоторых диаграммах для удобства учета влияния
плотности морокой воды на осадку судна по координат-
ным осям отложены V—DIp и его статический момент
относительно миделя ЛТх/р
Для определения параметров посадки на координат-
ных осях откладывают D и Мх, рассчитанные по таблице
загрузки судна, и через полученные точки проводят
прямые, параллельные координатным осям (см рис. 9).
Точка пересечения прямых соответствует заданной
загрузке судна. Интерполируя между ближайшими к
этой точке кривыми постоянных значений осадок носом
я кормой, определяют Тн и Тк.
При использовании диаграммы осадок носом и кор-
мой следует иметь в виду, что расчет диаграммы выпол-
няется с помощью масштаба Бонжана и на ней нанесены
статические моменты Mx=pVxc. Входят в диаграмму с
рассчитанным в таблице загрузки судна статическим
моментом Mx = Dxg. При посадке судна с дифферентом
в&бщем случае загрузки хе^=хс (см. рис. 2). Поэтому,
СС|И определенный по диаграмме дифферент судна
— Тк оказывается значительным, то параметры
посадки рекомендуется уточнить, повторно войдя в диа-
гр^ййму с D и откорректированным значением момента:
— Zo)d]L.
^|Всли на диаграмме указано, что она рассчитана для
фйийированного положения ЦТ и Zg$ — const (поправки
ДЖ*»£>|(здф — zc)d!L учтены при построении диаграм-
МЭДЬ, то при корректировке момента Мх следует учиты-
вая» отличие расчетного значения zg от фиксированного:
Т) (zg — zg<b)d]L.
Ща диаграмме осадок носом и кормой по форме Фир-
со0а (рис. 10) нанесены кривые постоянных значений
абсциссы ЦВ судна хс и V, а по координатным осям
'отложены Тн и Тк- В диаграмму входят с величинами
и хс, принимая xc=Xg, получают точку, соответ-
ствующую заданной загрузке судна, и, снимая ее прямо-
УГОдьные координаты, определяют осадки судна носом
и Кормой.
29
/ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 72 Тк
Рис 10 Диаграмма осадок носом и кормой в форме Фирсова
Если при определении посадки по диаграмме Фирсо-
ва дифферент судна оказывается значительным, то реко
мендуется откорректировать с учетом дифферента зна-
чение абсциссы ЦВ xci=xc+(zg — zc)d!L и повторно
определить Тп и Гк, войдя в диаграмму с V и хс\
§ 8 РАСЧЕТ ПОСАДКИ СУДНА ПРИ ПРИЕМЕ
ИЛИ ПЕРЕМЕЩЕНИИ МАЛОГО ГРУЗА
В ряде случаев расчет посадки судна можно упрос-
тить без ущерба для точности его результатов, если
сделать допущение о малости принимаемого груза и вос-
пользоваться приближенными выражениями или рассчи-
танными на их основе документами Применяемое в
теории корабля деление грузов на малые и большие
условно К малым относятся грузы, при приеме или
снятии которых в пределах изменения осадки борта
судна приближенно можно считать прямостеннычи При
этом площадь действующей ватерлинии и остальные ее
характеристики принимают постоянными
Масса малого груза зависит от обводов и размерений
судна Для транспортных судов к малым относят грузы,
масса которых не превышает 15-—20 % фактического
30
водоизмещения судна [2, 3], верхнее значение относится
К -судам с полными обводами и большой цилиндрической
вставкой В то же время для лихтера типа ЛЭШ, имею-
щего форму прямоугольного параллелепипеда, любой
груз можно считать малым
При приеме ити расходовании малого груза для
расчета изменения осадок оконечностей применяют вы
ражения
т(х — Xf) , L
(28)
где т— масса малого груза, учитывается со знаком + при приеме
груза и со знаком — при снятии груза, х — абсцисса ЦТ прини
маемого или снимаемого груза
В формулах (28) первое слагаемое характеризует
изменение осадки судна &T=mlq в результате приема
или снятия малого груза, а второе — изменение осадок
оконечностей из за изменения дифферента Посадка
судна после приема малого груза THi = TH + ATH, Тк1 =
= Тк + Л^к
Из выражений (28) также следует, что прием малого
груза в поперечное сечение корпуса, проходящее через
ЦТ площади действующей ватерлинии, не изменяет
дифферента судна (при x=Xf второе слагаемое равно
нулю)
Для оперативной оценки изменения посадки при
приеме малого груза в судовую документацию включают
графики, таблицы или шкалы изменения осадок оконеч-
йостей от приема 100 т груза, рассчитанные по выраже
нйям (28) На графике (рис 11) в верхней части изо-
бражен продольный разрез судна (на котором показа-
ны все грузовые помещения и основные помещения
запасов и балласта), а под ним проведены два семейст-
ва прямых, характеризующих зависимость изменения
осадки носом и осадки кормой от абсциссы ЦТ прини-
маемого груза при разных осадках
При пользовании графиком через ЦТ объема поме-
щения, в которое принят груз, проводят вертикаль до
пересечения с семействами прямых Ординаты точек
пересечения вертикали с прямыми, соответствующими
фактической средней осадке судна, равны изменениям
Рис. И. График изменения осадок оконечностей от приема 100 т
груза
tn и /к при приеме 100 т груза. Так как в общем случае
масса принимаемого груза отлична от 100 т, то измене-
ния осадок носом и кормой ДТн = ^н^/100; Д7'к = /кт/100.
Пример 4. На судно, график изменения осадок оконечностей ко-
торого показан на рис. 11, s трюм № 1 принято 250 т груза. Опре-
делить посадку судна после приема груза, если начальная посадка
характеризуется Гн=4,2 м, Гк=5,8 м.
Определение и tK по графику показано на рис. 11 тонкими
линиями. Вертикаль проведена через ЦТ объема трюма № 1 до
пересечения с прямыми, соответствующими Г=5 м, /н=35 см,
/к=—20 см, ДГн=87,5 см, ДТК= —50 см, Тщ = 5,08 м, TKi = 5,30 м.
При продольном перемещении малого груза массой
т из точки с абсциссой х\ в точку с абсциссой х% изме-
нение дифферента
Ad=m (х2 — Xi) /М. (29)
Изменения осадок носом и кормой определяют с по-
мощью графика изменения осадок оконечностей от
приема 100 т груза, считая, что в точке с абсциссой xt
груз снят, а в точке с абсциссой Х2 принят.
32
Глава 2. ОСТОЙЧИВОСТЬ
§ 9. ОСНОВНЫЕ понятия ОСТОЙЧИВОСТИ
Под остойчивостью судна понимается его способность
возвращаться в исходное состояние равновесия после
прекращения действия внешних моментов, вызвавших
наклонение. Или, говоря другими словами, остойчиво-
стью называют способность судна противодействовать
внешнихМ моментам.
Остойчивость является важнейшим мореходным ка-
чеством. Аварии, связанные с потерей остойчивости,
относятся к самым тяжелым, так как опрокидывание
судна происходит в считанные секунды и приводит, как
правило, к его гибели и большим человеческим жерт-
вам. Требования к остойчивости транспортных судов
регламентируются большинством классификационных
обществ.
Изменяя размещение грузов на судне, можно сущест-
венно влиять на его остойчивость. Поэтому судоводите-
лю необходимо хорошо разбираться в вопросах остойчи-
вости и умело использовать ее положения при состав-
лении грузового плана и в процессе эксплуатации судна.
Остойчивость проявляется при любых наклонениях
судна. При действии момента в поперечной плоскости
рассматривают поперечную остойчивость, а при дейст-
вии момента в продольной плоскости — продольную
остойчивость. В дальнейшем основное внимание будет
уделено рассмотрению поперечной остойчивости, так как
продольная остойчивость морских водоизмещающих
судов заведомо обеспечена и ее нарушение практически
невозможно, а под термином остойчивость будет пони-
маться поперечная остойчивость судна.
Как было отмечено в § 1, в состоянии статического
равновесия на судно действуют силы тяжести и силы
поддержания, а их равнодействующие приложены в ЦТ
и ЦВ. При посадке судна без крена ЦТ и ЦБ находят-
ся в ДП, а действующие по одной вертикали сила тяже-
сти Р и сила поддержания Q уравнО|вешивают друг дру-
га. Если подействовать на судно внешним кренящим
моментом Л1Кр, то оно накренится на угол 0 (рис. 12,а),
совершив равнообъемное наклонение (вышедший из
воду объем корпуса равен вошедшему в воду объему).
3—Ю50 33
Рис. 12. Действие восстанавливающего момента*
а — при малом накренении, б — при большом угле крена
Вследствие изменения формы подводного объема кор-
пуса ЦВ, который находится в ЦТ этого объема, сме-
стится в сторону накренения и займет новое положение
Ci, а ЦТ судна своего положения -не изменит, так как
грузы не перемещаются. Сила тяжести и сила поддер-
жания, оставаясь равными по величине и противополож-
ными по направлению, не будут действовать по одной
прямой, а образуют пару юил, момент которых стремится
изменить накренение судна. Этот момент называется
восстанавливающим моментом*
Л1в=Я, (30)
где l=GN — расстояние между линиями действия сил тяжести и
сил поддержания, называемое плечом статической остойчивости.
Величина восстанавливающего момента определяет
способность судна противостоять внешним кренящим
воздействиям и характеризует остойчивость судна.
Радиус кривизны г = МС -кривой CCi, по которой
перемещается ЦВ при накренении судна, называется
поперечным метацентрическим радиусом, а центр кри-
визны этой кривой М называется поперечным метацент-
ром. Метацентр можно также определить как точку
пересечения линий СМ и CiM действия равнодействую-
щих сил поддержания при бесконечно малом накре-
нении.
Аналогичные понятия продольного метацентра и
продольного метацентрического радиуса R введены при
рассмотрении продольного наклонения судна.
В теории остойчивости отдельно рассматривают на-
34
чальные наклонения судна от прямого положения дЬ
углов крена 6 = 10—12° (начальная остойчивость) и на-
клонения на большие углы крена (остойчивость при
больших накренениях).
При рассмотрении начальной остойчивости делается
допущение о том, что кривая, по которой перемещается
ЦВ, близка к дуге окружности, а метацентр занимает
неизменное положение в ДП (см. рис. 12,а). Тогда из
прямоугольного треугольника GMN (GN_LCiM,
Z.GMN = Q как углы со взаимно перпендикулярными
сторонами) можно определить
/=GAlsinO.
(31)
Возвышение метацентра над ЦТ судна называется
начальной метацентрической высотой. Различают на-
чальную поперечную h = GM и начальную продольную
Н метацентрические высоты:
h=zm — zg—zc+r — zg=r — а,
(32)
где a—Zg — zc — эксцентриситет, zm, zc и г — аппликаты мета-
центра, ЦВ и поперечный метацентрический радиус, определяемые
по диаграмме плавучести и начальной остойчивости, zs — аппли-
ката ЦТ, вычисляемая по (19).
Подставляя (31) в (30), получают выражения для
восстанавливающего момента при малых накренениях,
известные как метацентрические формулы остойчивости:
Яв-PAsine или Л1в = РА0,
(33)
где 0 выражено в радианах.
Из (33) следует, что при постоянном водоизмещении
судна и заданном 0 величина AfB определяется значени-
ем Л. Следовательно, метацентрическая высота является
мерой начальной остойчивости судна. Для характеристи-
ки остойчивости используют также величины k=~Pli и
называемые коэффициентами поперечной и
продольной остойчивости.
зависимости от взаимного расположения точек Af
и G начальная остойчивость судна может быть положи-
тельной (метацентр расположен выше ЦТ, й>0, .Ив>0),
отрицательной (метацентр расположен ниже ЦТ, /г<0,
3* 35
Л!в<0), нулевой (метацентр совпадает с ЦТ, п=0,
Мв=0, судно неостойчиво, состояние неустойчивого рав-
новесия).
Поперечный и продольный метацентрические ра-
диусы
г=Л/К R=IyfIV, (34)
где Ли lyf — моменты инерции площади действующей ватерлинии
относительно центральных продольной и поперечной осей Так как
1Х пропорционален кубу ширины действующей ватерлинии, то с уве-
личением ширины судна его начальная остойчивость значительно
возрастает
При больших углах крена, но до входа палубы в
воду или оголения скулы ширина действующей ватер-
линии увеличивается, соответственно возрастают 1Х и г,
а метацентр смещается вверх и в сторону поднимающе-
гося борта, после входа палубы в воду или оголения
скулы ширина ватерлинии начинает уменьшаться, так
как высота борта транспортного судна обычно меньше
его ширины, уменьшаются 1Х и г, а метацентр смещает-
ся вниз и в сторону накренения (рис. 12,6). Таким
образом при больших накренениях метацентр переме-
щается по кривой, имеющей точку возврата Mi, кривая
перемещения ЦВ отличается от окружности, выражения
(31) и (33) нарушаются, а для характеристики остойчи-
вости испо!льз}Ют I рафик зависимости плеча статической
остойчивости I или (восстанавливающего момента Мв от
угла крена 0, известный как диаграмма статической
остойчивости
Остойчивость судна при любых накренениях полно-
стью определяется взаимным расположением ЦВ, мета-
центра и ЦТ, причем положение точек С и М зависит
от размерений, обводов корпуса и посадки судна, а
положение G определяется только принятым грузом.
Следовательно, при заданном водоизмещении судна его
остойчивость зависит только от размещения грузов по
высоте и может регулироваться при составлении грузо-
вого плана.
Характер накренения судна под действием креняще-
го момента зависит от скорости его нарастания. Если
Мкр возрастает от нулевого до конечного значения по-
степенно в течение длительного времени, то судно
также кренится медленно, возникающие при этом угло-
вое ускорение и момент сил инерции маты, и ими можно
пренебречь. Такое накренение называется статическим
36
При быстром, практически мгновенном возрастании
судно кренится с ускорением, и необходимо учитывать
его инерцию. Такое накренение называется динамиче-
ским. Точную границу между статическим и динамиче-
ским действием кренящего мосмента провести невозмож-
но, поэтому условно принято считать кренящий момент
действующим статически, если время его нарастания
больше периода собственных бортовых колебаний судна
[20], в противном случае момент можно считать прило-
женным динамически. В зависимости от характера
действия кренящего момента рассматривают статиче-
скую и динамическую остойчивость судна.
§ 10 УЧЕТ влияния СВОБОДНОЙ поверхности
жидкости НА остойчивость
Остойчивость судна уменьшается, если на нем име-
ются цистерны или другие емкости, содержащие
жидкость со свободной поверхностью Жидкость, час-
тично заполняющая цистерну, при крене судна перели-
вается (рис. 13) и создает дополнительный кренящий
момент, который противодействует восстанавливающему
моменту, уменьшая остойчивость Снижение остойчиво-
сти учитывают введением поправки к поперечной мета-
центрической высоте:
(35)
где рж — плотность жидкости в цистерне со свободной поверхно-
стью; ix — момент инерции свободной поверхности жидкости отно-
сительно ее центральной продольной оси.
Поправка непосредственно не зависит от количества
жидкости в цистерне, так как при крене смещается толь-
ко ее приповерхностный
клиновидный объем (см.
рис. 13), но зависит от раз-
,_(L меров свободной поверхно-
сти, особенно от ее шири-
- ны (для прямоугольни-
ка длиной I и шириной =
^1Ь3/12).
В соответствии с требо-
ваниями Правил Регистра
СССР [14] влияние свобод-
37
ной поверхности жидкости должно учитываться при
расчете остойчивости судна. Для этого составля-
ют расчетную комбинацию судовых цистерн, в ко-
торую по каждому виду жидкого груза включа-
ют одну цистерну с наибольшей поправкой или,
если их суммарная поправка больше, сочетание цистерн,
в которых по условиям эксплуатации могут быть одно-
временно свободные поверхности. Таким образом рас-
четная комбинация цистерн учитывает наихудший в
смысле остойчивости из возможных вариантов размеще-
ния жидкостей на судне. Суммарную поправку подсчи-
тывают для всех цистерн, входящих в расчетную комби-
нацию, даже при их 100 %-ном заполнении, так как по
мере расходования жидких запасов свободные поверх-
ности в цистернах появляются, и эту поправку учитыва-
ют при расчетах остойчивости на любой момент рейса.
Вместо составления расчетной комбинации выбор
цистерн, для которых учитывают поправки, можно про-
изводить в соответствии с судовой Инструкцией по прие-
му и расходованию жидких грузов.
Для грузовых танков поправки учитывают по факти-
ческому заполнению, причем при заполнении танка на
95 % вместимости и выше он считается запрессованным,
и поправку не учитывают.
Величины поправок для всех судовых цистерн, рас-
считанные для их заполнения на 50 %, сведены в табли-
цу по судовым цистернам, входящую в Информацию об
остойчивости, в виде моментов Атд, Дт30 и Ат60 для
углов крена 0, 30 и 60°.
Поправка ДтЛ = рж£х предназначена для исправления
метацентрической высоты, а Д/п3о и Ат60 — для исправ-
ления диаграммы статической остойчивости при соот-
ветствующих углах крена:
/зо и с пр — ^зо —
^60 и С пр” ^60 —
(36)
С целью упрощения расчетов Инструкцией по учету
влияния свободных поверхностей жидких грузов на ос-
тойчивость судна [16] Регистра СССР допускается ис-
правление диаграммы по величине SAjw
Практически расчет влияния свободной поверхности
жидких грузов выполняют в табличной форме по схеме,
рекомендованной Информацией об остойчивости. Состав-
‘38
ляют таблицу цистерн, включенных в расчетную комби-
нацию, в нее заносят поправки, выбранные из данных
по цистернам, и подсчитывают их сумму ZAzn^, которую
учитывают при определении статического момента водо-
измещения относительно основной плоскости:
Mz испр =^о^о+2тггг+2Д/пЛ;
Zg испр — Мг nenpZ-Oj
(37)
ЛиСПр— Ztn -SfgHCnp- '
Для учета влияния свободной поверхности жидкости
на диаграмме статической остойчивости при расчете
плеч используют значения гё ИСпр или Лиспр.
Несмотря на то что типовая форма Информации об
остойчивости рекомендована Регистром СССР [25], в
деталях документы на разных сериях судов имеют раз-
личия. Так, вместо отдельной таблицы для расчета сум-
марной поправки в некоторых Информациях об остой-
чивости графа поправок добавлена в таблицу загрузки.
В других Информациях об остойчивости непосредствен-
но заданы суммарные поправки для случаев приема 100,
50 или 10 % судовых запасов. Вместо поправок к стати-
ческим моментам по каждой цистерне могут быть заданы
поправки к метацентрической высоте АЛ в зависимости
от водоизмещения судна. В последнем случае исправля-
ют метацентрическую высоту:
Лиспр~Л -— SA/z.
§ И. ДИАГРАММЫ СТАТИЧЕСКОЙ
И ДИНАМИЧЕСКОЙ ОСТОЙЧИВОСТИ
Диаграммой статической остойчивости называется
кривая зависимости восстанавливающего момента от
Угла крена судна. Изменив масштаб по оси ординат в
соответствии с выражением (30), диаграмму можно рас-
сматривать и как кривую зависимости плеча статиче-
ской остойчивости от угла крена (рис. 14). При накре-
нении судна на левый борт углы крена и восстанавли-
вающие моменты изменяют свой знак и диаграмма
остается симметричной относительно начала координат
благодаря симметрии корпуса относительно ДП. Диа-
грамма статической остойчивости имеет восходящую
ветвь, идущую слева вверх направо, максимум и нпсхо-
39
Рис. 14. Диаграммы статической остойчивости при разных мета-
центрических высотах:
/ —/i=I,70 м (обычная форма диаграммы); 2 — h=— 0,30 м (S-образная фор-
ма диаграммы); 3 —/i=—0,40 м (диаграмма с отрицательной начальной
остойчивостью)
дящую вет'вь. Угол крена, при котором нисходящая
ветвь диаграммы пересекает ось абсцисс, называется
углом заката диаграммы. Точки, лежащие на восходя-
щей ветви, соответствуют устойчивым положениям рав-
новесия судна при действии постоянного кренящего мо-
мента, а точки, лежащие на нисходящих ветвях, —
неустойчивым положениям равновесия.
Диаграмма статической остойчивости полностью ха-
рактеризует остойчивость судна при любых накренениях.
На диаграмме может быть построена и характеристика
начальной остойчивости — поперечная метацентриче-
ская высота Л. Для этого приводят прямую, касательную
к диаграмме в начале координат, на оси абсцисс откла-
дывают отрезок OAf равный одному радиану (57,3°), и
через полученную точку А проводят вертикаль. Отрезок
вертикали между касательной и осью абсцисс в масшта-
бе плеч равен h (см. рис. 14). Величина h определяет
наклон начальной ветви диаграммы статической остой-
40
адвости. Рассматривая касательную как график линей-
аай зависимости (33), отметим, что метацентрические
формулы остойчивости (33) применимы при накренениях
судна на такие углы, др и которых можно пренебречь
различием в ординатах диаграммы и касательной.
Если при накренении судна на некоторый угол крена
в воду входит отверстие, считающееся открытым, через
которое вода может попасть внутрь корпуса (например,
вырез двери в надстройке, если она не может быть
постоянно закрыта в течение рейса), то такой угол кре-
на называют углом заливания 03ал> и диаграмму строят
только до этого угла, а затем обрывают (рис. 15)..При
накренениях на угол 0>03ал судно считают утратившим
остойчивость. Отверстия, через которые возможно зали-
вание корпуса, указывают в Информации об остойчиво-
сти, а углы заливания определяют в зависимости ог
осадки судна при его фактической загрузке.
Площадь, ограниченная диаграммой статической
остойчивости, построенной в масштабе 7ИВ, изображает
работу восстанавливающего момента, которую необходи-
мо преодолеть для достижения судном угла крена 0,
т. е. Лв — /
о
Кривая зависимости работы восстанавливающего
момента от угла крена называется ^диаграммой динами-
ческой остойчивости. Ею удобно пользоваться при реше-
нии задач о динамическом накренении судна. Так как
работа постоянного момента вычисляется как произве-
дение его величины на угол крена, на котором момент
Рис. 15, Диаграммы статической и динамической остойчивости
41
действует, а у1лы крена выражают в радианах (безраз-
мерные величины), то размерности момента и его рабо-
ты одинаковы, и диаграммы статической и динамической
остойчивости можно строить в одном (масштабе на одной
координатной сетке, что обычно и делают (см рис 15).
По аналогии с плечом статической остойчивости l—M^P
введено понятие плеча динамической остойчивости
е
Id^AdP, которое можно представить как Id — J IdQ
о
Плечо динамической остойчивости равно приращению
возвышения ЦТ над ЦВ при накренении судна
Диаграмма динамической остойчивости симметрична
относительно оси ординат Являясь интегральной кривой
по отношению к диаграмме статической остойчивости»
она обладает всеми свойствами интегральной кривой
Применительно к диаграмме динамической остойчивости
эти свойства можно сформулировать следующим об-
разом
1в начале координат диаграмма динамической остой-
чивости имеет минимум (она касательна к оси абсцисс
в точке 0), а при угле крена, равном углу минимума
диаграммы статической остойчивости, — максимум,
при угле крена, соответствующем максимуму диа-
граммы статической остойчивости, диаграмма динамиче-
ской остойчивости имеет точку перегиба
Свойства диаграммы динамической остойчивости сле-
дует учитывать (при ее построении
Согласно требованиям Правил Регистра СССР [14]
диаграмму статической остойчивости строят для каждо-
го из расчетных случаев нагрузки судна, регламенти-
руемых Прави 1ами, для которых проверяется остойчи-
вость Кроме того, она строится для каждого из типовых
случаев нагрузки, включенных в Информацию об осюи-
чивости, а также при проверке остойчивости по факти-
ческой загрузке судна перед его выходом в рейс
Для расчета плеч статической остойчивости на судах
используют пантокарены, называемые также интерполя-
ционными кривыми плеч статической остойчивости фор-
мы, или универсальную диаграмму статической остой-
чивости
При использовании пантокарен плечо статической
остойчивости __
где^^^- плечо остойчивости
42
плечо остойчивое™
Плечом остойчивости формы называется перпенди-
куляр, опущенный из фиксированной точки ДП на ли-
нию действия сил поддержания Так как положение ЦВ,
являющегося ЦТ объема подводной части корпуса,
можно рассчитать при любых значениях водоизмещения
и угла крена судна, а линия действия сил поддержания
всегда перпендикулярна ватерлинии, то, выбрав точку,
от которой измеряются плечи остойчивости формы, мож-
но рассчитать их значения дтя разных водоизмещений
И углов крена Результаты таких расчетов представле-
ны в виде пантокарен.
Плечом остойчивости веса называется отрезок плеча
остойчивости формы от точки его отсчета до основания
перпендикуляра, опущенного из ЦТ судна на плечо
остойчивости формы
Вид пантокарен и величины теч остойчивости фор-
мы и веса определяются выбором точки отсчета птеча
формы, поэтому ее положение всегда указывается на
чертеже В судовой документации попользуют четыре
вида пантокарен (рис 16)
точкой отсчета выбран ЦВ при прямом положении
судна, 1ф = СК, 1 = —asinfl,
точка отсчета — начало координат, /ф — ОТ, 1 =
— Тф— ZgSinG,
точка отсчета — начальный поперечный ммацентр,
lK—ME, / —/M + /isin9,
43
точка отсчета — произвольное фиксированное поло-
жение ЦТ судна Go, lg = G0F, l = lg — Azgsin0, где Дг^ =
=z^ — zgQ (в последнем случае 1g фактически является
плечом статической остойчивости при заданном положе-
нии ЦТ судна Go)
На пантокаренах по оси абсцисс отложено объемное
(водоизмещение судна И, по оси ординат — /ф (/%» /м или
1ё) и проведены кривые для фиксированных значении
углов крена, как правило, взятых с интервалом 10э
(см рис 16, а, б) Входят в чертеж с объемным водо-
измещением У=Д/рф, через полученную точку проводят
вертикаль и, снимая ординаты точек ее пересечения с
кривыми, получают значения /ф для различных углов
крена Расчет плеч статической остойчивости выполняют
в табличной форме (табл 4) В двух последних строках
этой же таблицы можно при необходимости рассчитать
и плечи динамической остойчивости
Для учета влияния свободной поверхности жидкости
на диаграммы остойчивости при расчетах используют
2g испр или ^испр, рассчитанные по (37), или вводят по-
правки к величине плеч статической остойчивости по
(36)
Таблица 4 Расчет плеч статической и динамической
остойчивости при использовании пантокарен
е 0° 10° 20° 30° 70°
/ф sinO /в — asinO / = /ф- In Динт^ до 1а— "иит* 0 0 0 0_ 0 0 /ф 10 0 174 10 ^10 А Gio ^ф20 0 342 ^в20 Zoq В /d20 /фю 0 500 ^вЗО ho 4 1 РО 4- /ф о 0 940 1в70 ho h о
44
По рассчитанным в
табл. 4 значениям I скро-
ят диаграмму статиче-
ской остойчивости При
построении диаграммы
рекомендуется сначала
на оси абсцисс отложить
угол крена в один ради-
ан, через получение ю
точку А (рис 17) Прове-
Рис 17 Построение диграммы
статической о тойчивости
сти вертикаль, отложить
на ней в масштабе плеч отрезок AB = h ,СПр, если диа-
грамму строят с учетом влияния свободной поверхности
Жидкости, и соединить точку В с началом координат
прямой ОВ, а затем, отложив на вертикалях, проведен-
ных через точки расчетных значений углов крена, от-
резки, равные величинам плеч статической остойчиво-
сти I, через полученные точки провести плавную кривую
так, чтобы она касалась в точке О наклонной пря-
мой ОВ.
Для определения плеч статической остойчивости
более удобна универсальная диаграмма статической
остойчивости, так как при работе с ней используют
только линейку и измеритель и не делают никаких вы-
числений
Универсальная диаграмма статической остойчивости
(рис. 18) представляет собой чертеж, на котором по оси
абсцисс в неравномерной синусоидальной шкале отло-
жены значения углов крена 0 от 0 до 90° через точки
0=0° и 0 = 90° проведены две вертикальные оси, на ле-
вой из них нанесена шкала плеч статической остойчиво-
сти, а на правой — шкала метацентрических высот или
аппликат ЦТ, через начало координат проведено се-
мейство кривых, соответствующих различным значени-
ям D.
При работе с диаграммой в нее входят с величинами
или ге испр, откладывая их значения на правой вер-
тикальной оси, полученную точку А (см рис 18) сое-
диняют наклонной ОА с началом координат и на вер-
тикали, проведенной через заданный угол 0, измерителем
снимают длину отрезка ВС от наклонной прямой ОА
Лб Ючки С, соответствующей заданному водоизмещению
сУАИа (положение точки С определяют линейной интер-
Флжцией между ближайшими значениями D, для кото-
45
P ic 18. Универсальная диаграмма статической остойчивости
рых проведены кривые). Длина отрезка ВС в масштабе
левой вертикальной оси определяет величину плеча ста-
тической остойчивости, которую записывают в табл. 5 и
Таблица 5 Расчет плеч динамической остойчивости
_____________подиаграмме статической остойчивости
О 0° 10° 20° 30° 70’
1 0 /ю /20 /30 /70
I 1 1 ; 1 г 1 о Г
Егнт/ 0 А В
__ де /йГ= 2Ннт/ 0 /аю Zi/20 /азо /а?о
2
46
используют затем при построении диаграммы статиче-
ской остойчивости и расчете плеч динамической остой-
чивости.
Для построения диаграммы динамической остойчиво-
сти плечи рассчитывают по (38), вычисляя определенный
интеграл с переменным верхним пределом по правилу
трапеций в табличной форме через интегральную с>мму
2Ннт^ порядок суммирования показан стрелками в
табл. 4 и 5 (для 0 = 10° интегральная сумма Д = 0 + 0 + /ю,
для 0 = 20° интегральная сумма В —А 4- 1ю +/20). Плечо
динамической остойчивости Id определяют как произве-
дение интегральной суммы на половину шага интегри-
рования А0, выраженного в радианах. При Д0=1О°
Д0/2 = О,О87 рад.
§ 12. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ О НАКРЕНЕНИИ СУДНА
ПО ДИАГРАММАМ СТАТИЧЕСКОЙ
И ДИНАМИЧЕСКОЙ ОСТОЙЧИВОСТИ
Задачи о накренении судна под действием кренящего
момента могут быть сведены к одной из следующих:
определение угла крена по заданному МКр, определение
AfKp ло известному углу крена и определение предельно-
го кренящего момента, который судно может выдержать,
не опрокидываясь.
Как указано в § 9, в зависимости от скорости нара-
стания кренящего момента различают статическое и
динамическое накренение судна.
Задачи о статическом накренении решают по диа-
грамме статической остойчивости из условия равенства
кренящего и восстанавливающего моментов.
1. Для определения угла крена судна под действием
постоянного кренящего момента AfKpi (рис. 19) на оси
ординат диаграммы статической остойчивости отклады-
вают отрезок ОА, равный Л4крь и проводят горизонталь
АС, пересекающую восходящую и нисходящую ветви
диаграммы в точках В и С. Точку С не рассматривают,
так как она соответствует состоянию неустойчивого
равновесия судна и при действии Л4КР1 не может быть
достигнута. Из точки В опускают перпендикуляр на ось
абсцисс. Полученная точка определяет статический угол
‘Крена 0ст1, который судно получит под действием по-
стоянного кренящего момента Л4КР1 [при накренении суд-
на на угол 0ст1 выполняется равенство Л1в(0ст1) =AfKPiL
Рис. 19. Решение задач о стапг-еском иагкрсие’ын судна
Если действующий на судно кренящий момент выз-
ван поперечным перемещением груза р на расстояние
уР, то величина момента зависит от угла крена:
MKp = py&cosd.
Действие такого момента изображается на диаграм-
ме кривой — косинусоидой. С достаточной для решения
практических задач точностью ее можно заменить пря-
мой, проведенной через точку К с ординатой, равной
Мкро = р^р при 0 = 0°, и точку Т с ординатой, равной
О,8Л1кРо при 0 = 40°. Такая аппроксимация косинусоиды
рекомендована Регистром СССР для решения задачи
об определении угла крена при пересыпании зерна [15].
Опуская перпендикуляр из точки R пересечения прямой
КТ с диаграммой статической остойчивости на ось
абсцисс, определяют угол крена Ост, который судно
получит под действием момента Л1кр.
2. Для решения обратной задачи — определения
момента, вызвавшего накренение судна на угол 0Ст2> на
оси абсцисс отмечают заданный угол 0Ст2, через полу-
ченную точку проводят вертикаль до пересечения с
диаграммой в точке Е, а затем горизонталь EF дю пере-
сечения с Осью ординат. Отрезок OF на оси ординат
изображает в масштабе моментов Л4Кр2, под действием
которого судно получило статический угол крена 9Ст2-
48
3. Максимальное значение кренящего момента
Мкр max, статическое действие которого судно можег
выдержать, не опрокидываясь, определяют, проводя
горизонталь PN, касательную к диаграмме статической
остойчивости. Отрезок ОР, отсекаемый горизонтально
на оси ординат, в масштабе моментов равен МКртах
Абсцисса точки касания N соответствует углу 0тах, до
которого судно может крениться, не опрокидываясь, при
статическом действии кренящего момента.
Если диаграмма статической остойчивости построена
в масштабе плеч, то на оси ординат откладывают не
Мкр, а приведенное плечо кренящего момента:
1кр=Мкр/Р.
При динамическом действии кренягцего момента его
величина возрастает быстро, и в начальной стадии на-
кренения Мкр>Мв. Поэтому судно кренится с угловым
ускорением и к моменту накренения на статический
угол крена 0СТ, соответствующий МКр, набирает угловую
скорость и накапливает кинетическую энергию, под
действием которой при 0>0Ст продолжает крениться,
замедляя движение (AfB>MKP) до тех пор, пока его
кинетическая энергия не будет израсходована на прео-
доление работы восстанавливающего момента Макси-
мальный угол крена Один, до которого судно кренится
под действием динамически приложенного кренящего
момента, называется динамическим углом крена. Достиг-
нув 0дин, судно начинает обратное движение, так как
Мв(0дин) >А1кр, и, совершив несколько затухающих коле-
баний, приходит в состояние равновесия с углом крена
вст при условии, что действующий на судно кренящий
момент остается постоянным.
Задачу о динамическом накренении судна можно
ропать как на диаграмме статической, гак и на диаграм-
му динамической остойчивости. Динамический угол кре-
ЖКопределяется из условия равенства работ кренящего
У ноостанавливающего моментов.
v Работа постоянного кренящего момента
А кр — Л/Кр0,
УДу 0 — угол поворота судна вокруг оси, на котором моме it дей-
«иует. На диаграмме статической остойчивости она изображается
«жхцадью прямоугольника со сторонами Л4КР и 0, а на диаграмме
ддцкческой остойчивости — наклонной прямой, имеющей угловой
|Н|ЙФяЦиелт, равный Л4КР.
4—1050
49
Работа восстанавливающего момента на диаграмме
статической остойчивости изображается площадью,
ограниченной диаграммой, а на диаграмме динамической
остойчивости — ординатами диаграммы, если она по-
строена в масштабе работ.
На рис 20 показано решение задач о динамическом
накренении при различных исходных положениях судна
Задачи решены на диаграмме статической и на диаграм-
Рис 20 Решение задач о динамическом накренении суд
50
ме динамической остойчивости На диаграммах статиче-
ской остойчивости площади, изображающие работу Л/КР,
заштрихованы наклонными линиями, идущими слева
вверх направо, а площади, изображающие работу Мв,—
линиями, идущими слева вниз направо
При накренении судна из положения прямо (рис
20,а) для определения 0ДИн на оюи ординат диаграммы
статической остойчивости откладывают отрезок OL =
=М*р, проводят горизонталь LF и подбирают вертикаль
^Одия так, чтобы были равны площади криволинейных
треугольников OLB и ВЕС Точка пересечения вертикали
с осью абсцисс определяет угол динамического крена
Одий. Действительно при накренении судна от 0° до 0ДИЧ
pai6ora Мкр изображается площадью прямоугольника
О£С0дин, а работа Мв — площадью криволинейного
треугольника ОЕ0ДИЮ эти площади равны, так как каж-
дая из них состоит из общей части, заштрихованной
двойной штриховкой, ш одного из равновеликих криво-
линейных треугольников. Следовательно, Лкр = Ав
Площадь криволинейного треугольника ECF (оста-
точная площадь диаграммы статической остойчивости,
расположенная над горизонталью, соответствующей MKPt
и справа от вертикали, соответствующей 0ДНН) называет-
ся запасом динамической остойчивости судна
'Недостатком решения задач о динамическом накре-
йении судна на диаграмме статической остойчивости
является необходимость глазомерной оценки равенства
площадей криволинейных фигур, что затрудняет решение
и снижает точность результатов. Проще и точнее эти
задачи решаются на диаграмме динамической остойчи-
вости.
Для решения рассмотренной задачи на диаграмме
динамической остойчивости на оси абсцисс отмечают
угол крена в один радиан, через полученную точку К
Чюводят вертикаль и на ней откладывают отрезок
XPs=AfKp. Точку Р соединяют с началом координат пря-
мой ОР, изображающей зависимость работы кренящего
момента от угла крена (угловой коэффициент прямом
ОР райен tga=7WKP/l =Л4кр) Точка Т пересечения ОР
с диаграммой динамической остойчивости определяет
Один. Для определения на диаграмме динамической
остойчивости статического угла крена 0СТ проводят
прямую RQWOP так, чтобы она касалась диаграммы
Абсцисса точки касания R равна 0Ст.
4е 51
При определении наибольшего кренящего момента
(он же наименьший опрокидывающий), который может
выдержать, не опрокидываясь, судно, не имеющее на-
чального крена (рис. 20,6), на диаграмме статической
остойчивости проводят горизонталь LF так, чтобы были
равны площади криволинейных треугольников OLB и
BEF. Это равносильно увеличению в предыдущей задаче
величины Л1кр до тех пор, пока запас динамической
остойчивости не станет равным нулю (пока площадь
криволинейного треугольника ECF не стянется в одну
точку F). Орезок OL на оси ординат равен Л4кртзх =
= Мопр.
Решая эту же задачу, на диаграмме динамической
остойчивости увеличивают наклон прямой ОР, проходя-
щей через начало координат, до тех пор, пока она не
станет касательной к диаграмме. Отметив на оси абс-
цисс угол крена в один радиан и проведя через полу-
ченную точку вертикаль, определяют момент Л1кртПах»
равный длине отрезка КР вертикали, заключенного
между осью абсцисс и наклонной касательной ОТ.
При накренении судна из положения с начальным
креном 0О под действием динамически приложенного
кренящего момента Мкр, направленного в сторону на-
кренения, на диаграмме статической остойчивости (рис.
20, в) на оси абсцисс отмечают начальный угол крена 0о
и через полученную точку проводят вертикаль. Ордината
точки ее пересечения с диаграммой, равная отрезку #0О,
изображает Л1кр0, под действием которого судно полу-
чило начальный крен. Затем на вертикали откладывают
отрезок NL = MKp, через точку L проводят горизонталь
LF и подбирают вертикаль Ябдин так, чтобы были равны
площади треугольников NLB и ВЕС. Точка переселения
вертикали с осью абсцисс определяет угол динамиче-
ского крена 0дин- Горизонтальными линиями на рис 20, в
заштрихована площадь прямоугольника воЛШОди^ изо-
бражающая работу кренящего момента Л4кРо при накре-
нении судна от 0о до 0Дин и работу уравновешивающего
его восстанавливающего момента.
Для решения этой же задачи на диаграмме динами-
ческой остойчивости на оси абсцисс также отмечают
начальный угол крена 0о и через полученную точку про-
водят вертикаль до пересечения ее в точке W с диаграм-
мой. Точка W характеризует начальное состояние судна,
через нее проводят горизонталь WK и касательную к
52
диаграмме с точкой касания 1Г. На горизонтали откла-
ддаяют отрезок W7(=l рад и через точку К проводят
вторую -вертикаль, на которой горизонталь WK и на-
клонная касательная WV отсекают отрезок 7<V = AfKP0.
На этой же вертикали откладывают отрезок УР=Л1кр,
суммируя действующие на судно кренящие моменты, и
точку Р соединяют прямой с II7. Точка Т пересечения
ТГР с диаграммой динамической остойчивости определя-
ет Один-
При накренении судна из положения с начальным
креном 0о под действием динамически приложенного
кренящего момента ЛТкр, направленного против накре-
йения (рис. 20, г), на диаграмме статической остойчи-
вости задача решается аналогично предыдущей. Разли-
чие заключается лишь в том, что начальный угол крена
отмечают на оси абсцисс слева от начала координат,
диаграмму продолжают в 3-й четверти, а вертикальные
отрезки, изображающие AfKP0 и Л4кр, не суммируют, а
вычитают один из другого, так как направления дейст-
вия моментов противоположны.
Схожие коррективы вносят и при решении задачи на
диаграмме динамической остойчивости: начальный угол
Крена 0о отмечают на оси абсцисс слева от начала
координат, диаграмму продолжают во 2-й четверти, а
отрезок, изображающий Л/кр, вычитают из отрезка, изо-
бражающего Л4кРо. В остальном ход решения полностью
повторяет решение предыдущей задачи.
Для судоводителей важна задача определения мини-
мального опрокидывающего момента при качке судна с
амплитудой 0Г на волнении, так как он необходим для
расчета критерия погоды при проверке остойчивости по
£ нормам Регистра СССР. Наихудшим для остойчивости
^является случай динамического действия момента со
> Стороны накрененного борта в момент наибольшего
на’кренения.
Для решения этой задачи на диаграмме статической
остойчивости (рис. 21, а) диаграмму продолжают в 3-й
четверти, амплитуду качки 0Г откладывают влево от на-
чала координат, через полученную точку проводят верти-
каль LN и подбирают горизонталь LF так, чтобы были
равны площади криволинейных треугольников NLB и
J2EF.
Отрезок вертикали Л0Г между горизонталью и осью
абсцисс равен Afonp.
53
Рис 21 Определение onpoiu
дывающего момента с \ чет ом
качки судна
Более точное значение
Жар можно получить, ре-
шая эту же задачу на
диаграмме динамической
остойчивости (рис. 21,6).
Для этого диаграмму
продолжают во второй
четверти, амплитуду кач-
ки 0г откладывают влево
от начала координат, из
полученной точки восста-
навливают nepin ендикм-
тяр к оси абсцисс до его
пересечения в точке W с
диаграммой Через точку
W проводят наклонную
касательную WT к пра-
вой ветви диаграммы и
горизонталь WK. Отложив на горизонтали отрезок
рад и проведя через точку К вертикаль, получа-
ют МОПр, равный длине отрезка КР вертикали, заклю-
ченного между горизонталью и наклонной каса-
тельной.
При бортовой качке с амплитудой 0Г положению
судна в любой момент времени соответствует одна из
точек диаграммы динамической остойчивости, заключен-
ных между W и R Наклонная касательная к диаграм-
ме, проведенная из любой точки этого множества, кроме
W, образует с осью абсцисс угол, больший, чем ZPWjK,
образованный касательной WT Поэтому опрокидываю-
щий момент, определенный с помощью касательной,
действительно является минимальным
Описанная методика определения минимального оп-
рокидывающего момента по диаграммам остойчивости
рекомендована для использования Регистром СССР.
§ 13 НОРМИРОВАНИЕ ОСТОЙЧИВОСТИ
Требования Регистра СССР к остойчивости транс-
портных судов изложены в части IV «Остойчивость»
Правил классификации и постройки морских судов [14]
При обращении к Правилам следует иметь в виду, что
они переиздаются каждые четыре года, и ориентировать-
ся надо на последнее действующее издание
54
Согласно Правилам Регистра СССР судно призна-
ется достаточно остойчивым, если выполняются следую-
щие требования
1. «Судно должно, не опрокидываясь, противостоять
одновременному действию динамически приложенного
давления ветра и бортовой качки» [14]
Математически это требование записывается так:
К— 'Vfonp/44Кр Д? 1,
(38)
где Л — критерий погоды; Мопр — опрокидывающий момент, опре*
деленный с учетом качки судна, ЛГьр — кренящий момент от дав-
ления ветра,
где pv — давление ветра в паскалях, опредстенное по табл 2 12 2.
Правил, в зависимости от z и района плавания судна, Av — пло-
щадь парусности, z—отстояние центра парусности от пноскости
действующей ватерлинии
Величины Aj и z д 1я каждого судна обычно приве-
дены в Информации об осточчизэ ти в зависимости от
водоизмещения и 1и осадки Есть очи и в Материа тах к
расчетам остой лвости комплекта пудовой документации.
Если Л01 и 21 заданы д ж фиксированной осадки 7\, то
для фактической осадки Т их можно откорректировать,
пользуясь приближенными формулами*
— ATL,
(39>
Z~[Avl(z{ — ДГ)+О,5(Д74
где ДГ-Т —Л
Расчетная амплитуда бортовой качки 02г, которая*
используется при определении Afonp, вычисляется по ре-
комендованному Правилами выражению
02,= Л*Ог,
(40)
где k — редукционный коэффициент, учитывающий демпфиру ощее
влияние на качку скуловых и брусковохо килей, определяется по
табл 2 132 Правит, Хь Х2 и У — множители, определяемые по
табл 2 13 1 Правит
55
2 Параметры диаграммы статической остойчивости
судна, построенной с учетом влияния свободной поверх-
ности жидкости, должны быть не ниже следующих:
максимальное плечо диаграммы /тах^0,25 м при
£<^80 м и /тах^0,20 м при £^105 м, для промежуточ-
ных значений длины судна L величина /тах определяет-
ся линейной интерполяцией;
угол максимума диаграммы Атах^30°;
угол заката 03ак^6О° и 0зак>55° при учете обледе-
нен (Я
3 Исправленная начальная поперечная метацентри-
ческая высота судна « при всех вариантах нагрузки,
за исключением «судна порожнем», должна быть поло-
жительной» [14].
Таким образом, требования п 2 и 3 в неявной форме
регламентируют площадь диаграммы статической остой-
чивости, задавая минимальный наклон ее начальной
ветви, минимальную протяженность по длине и высоте,
а также положение максимума
4. При плавании судна в зимнее время в зимних
сезонных зонах его остойчивость должна проверяться с
учетом возможного обледенения Масса льда и коорди-
наты его ЦТ приводятся в Информации об остойчивости
или могут быть рассчитаны по рекомендациям Правил.
5. Если на судно распространяются требования к не-
потопляемости, изложенные в части V «Деление на
отсеки» Правил классификации и постройки морских
судов, его « .. остойчивость в неповрежденном состоя-
нии должна быть достаточной для того, чтобы в ава-
рийных условиях она удовлетворяла .. . требованиям к
аварийной остойчивости» [14]
6. Должны выполняться дополнительные требования
к остойчивости судов различных типов
Так, для лесовозов и других судов, перевозящих лес
на палубе, ужесточаются требования к метацентриче-
ской высоте — она должна быть не менее 0,1 м, кроме
того, при проверке остойчивости должно учитываться
возможное намокание лесного груза на палубе путей
увеличения его массы на 10 %
У контейнеровозов и любых других судов, перевозя-
щих контейнеры на палубе, метацентрическая высота
должна быть не менее 0,20 м, а угол крена на устано-
вившейся циркуляции или от действия бокового ветра —
56
ge больше половины угла входа палубы в воду или 15%
смотря по тому, что меньше.
Для сухогрузных судов дополнительно ограничивает-
ся избыточная остойчивость п^тем ее проверки по кри-
терию ускорения:
К*— 0,3/(1расч^ 1, (41)
где аРасч=1,1 1О-3Вт20г — расчетное значение ускорения в долях
от ускорения свободного падения g, В — ширина судна, 0Г — рас-
четная амплитуда бортовой качки, вычисляемая по выражению (40);
Ki=mQl^h — нормируемая частота собственных колебаний судна;
«о — коэффициент, определяемый по табл 3 12 3 Правил.
§ 14. ИНФОРМАЦИЯ ОБ ОСТОЙЧИВОСТИ, РАСЧЕТ
И ПРОВЕРКА ОСТОЙЧИВОСТИ НА СУДНЕ
Расчет остойчивости выполняют при составлении
.цмузового плана, а затем корректируют по фактической
нагрузке перед выходом судна в рейс. Исполнительный
тузовой план и рассчитанные по нему параметры по-
<адки, остойчивости, а для крупнотоннажных судов и
Прочности корпуса заносят на информационную доску>
f сходящуюся в рулевой рубке судна, а затем коррек-
рют в течение рейса по мере расходования запасов
изменения загрузки.
Ь Проверка выполнения требований к остойчивости
^Лапосредственнно по Правилам Регистра СССР зани-
жает много времени и мало пригодна в судовых уело-
«сях. На судах остойчивость обычно проверяют с помо-
ью материалов Информации об остойчивости, пред-
ставляющей собой сборник типовых случаев загрузки
Жудна, для которых выполнены все необходимые рарче-
посадки и остойчивости, расчетных материалов по
'Устойчивости, рекомендаций по ее обеспечению, доку-
ментов для самостоятельного и оперативного выполне-
Мия расчетов и методических указаний по их использо-
ванию. Количество типовых случаев загрузки может
изменяться в широких пределах: от четырех у танкеров
Жо нескольких десятков у универсальных сухогрузных
Судов, но в их число обязательно входят варианты за-
грузки, регламентируемые Правилами Регистра СССР
(судно в грузу и в балласте с 10 и со 100 % Седовых
запасов и др ).
57
К материалам для самостоятельных расчетов отно-
сятся диаграмма допустимых моментов Mz, универсаль-
ная диаграмма статической остойчивости или пантока-
рены, таблица данных по судовым цистернам, диаграм-
ма осадок носом и кормой Дополнительно в Информа-
цию об остойчивости могут включаться различные вспо-
могательные материалы: графики зависимости площади
парусности и возвышения центра парусности над ватер-
линией от осадки, график зависимости метацентрической
высоты от периода качки и др.
Диаграмма допустимых моментов Mz0 (рис 22) яв-
ляется основным документом для оперативного контро-
ля остойчивости. На оси абсцисс диаграммы нанесена
шкала водоизмещений судна D, а по оси ординат отло-
жен статический момент водоизмещения относительно
условной плоскости, параллельной основной и отстоящей
от нее на расстояние г0, величина которого всегда указы-
вается на диаграмме. Выбор условной плоскости отсче-
та для изображения статического момента Mz на диа-
грамме не является обязательным, но общепринят, так
как позволяет при малых водоизмещениях судна с боль-
шей точностью определять величины метацентричеоких
(ВЫСОТ, для постоянных
значений которых на
диаграмме нанесено се-
мейство кривых, взя-
тых обычно с шагом
А/г = О,1 м. Кроме них,
проведена кривая пре-
дельно допустимых мо-
ментов, которая делит
поле диаграммы на
опасную и безопасную
зоны в смысле остой-
чивости. При построе-
нии этой кривой на
диаграмме наносят ли-
нии постоянных значе-
ний параметров остой-
чивости, регламенти-
руемых Правилами
Регистра СССР (К=1,
6зак = 60°, 0тах“ЗО . ),
и по их самым нижним
3J 25 2,0
Рис. 22 Диаграмма допустимых ста
тических моментов AL
58
участкам проводят ограничительную кривую, 'которая и
принимается <в качестве кривой предельно допустимых мо-
ментов. Каждая точка на диаграмме соответствует опреде-
ленному варианту загрузки судна, который характеризует-
ся водоизмещением D и статическим моментом A4z0. Точ-
ки, лежащие ниже кривой предельно допустимых момен-
тов (в безопасной зоне), изображают варианты загрузим,
н,ри которых все контролируемые параметры остойчиво-
сти имеют значения больше нормативных. Точки, лежа-
щие на кривой, соответствуют вариантам, при которых
хотя бы один из параметров имеет предельно допусти-
мое значение, а остальные больше нормативных. Для
вариантов загрузки, изображенных точками, лежащими
выше предельной кривой (в опасной зоне), по крайней
мере один из контролируемых параметров остойчивости
яе удовлетворяет требованиям Регистра СССР, хотя по
диаграмме не всегда можно определить, какой именно
параметр нарушен.
♦ Расчет остойчивости на судне выполняют в таблич-
ной форме на типовых бланках, рекомендованных Ин-
формацией об остойчивости. Грузовой план представля-
ют в виде таблицы загрузки судна (см. табл. 1), в ко-
торой рассчитывают водоизмещение D и его статический
Момент Mz относительно основной плоскости. В отдель-
ной таблице или в дополнительной графе таблицы за-
грузки, как это указано в § 10, для расчетной комбина-
ции цистерн вычисляют суммарную поправку на влияние
t ^дободной поверхности, которую учитывают при опреде-
лении Msиспр по выражению (37). Для входа в диаграм-
му допустимых моментов рассчитывают статический мо-
мент водоизмещения относительно условной плоскости:
MzQ испр =А1г испр - DZq. (42)
По значениям D и Л420Испр на диаграмме наносят
точку и по ее положению относительно кривой предель-
но допустимых моментов судят о выполнении требова-
ний к остойчивости. Точка, расположенная выше кривой,
сигнализирует о недостаточной остойчивости судна и о
Необходимости принять меры к ее повышению. Положе-
ние точки на диаграмме относительно кривых постоян-
ных значений h позволяет без вычислений определить
значение метацентрической высоты.
Для документирования результатов проверки остой-
чивости через точку, соответствующую водоизмещению
59
судна, проводят вертикаль до пересечения с кривой пре-
дельно допустимых моментов и по оси ординат для по-
лученной точки определяют значение допустимого
момента ЛГщдоп. Выполнение неравенства
AIzO доц
свидетельствует о выполнении требований к остойчиво-
сти судна.
Для заданного водоизмещения судна D с помощью
диаграммы допустимых моментов можно определить
также минимально допустимое значение метацентриче-
ской высоты по положению точки пересечения вертика-
ли, соответствующей D, с кривой предельно допустимых
моментов относительно кривых постоянных значений А
Минимально допустимое значение метацентрической
•высоты в судовых документах ино1да названо критиче-
ским значением. Под ним понимают такое наименьшее
значение h, при котором выполняются все требования
Регистра СССР к остойчивости судна.
Пример 5. С помощью диаграммы допустимых моментов, изо-
браженной на рис. 22, проверить остойчивость с\ ана при £)=15 500т
и 3^=131940 тс-мм, если гпи = И60 тс мм
По формуле (37) определяем исправзонное значение статиче-
ского момента водоизмещения омоситезыю основной плоскости
Mz ИСпр= М- + 2Л/И =133 100 тм
Затем по выражению (42) переходим к моменту относительно
условной плоскости г0=8 м, Л4г0 ИСпр = 9100 тс-мм.
По £>=15 500 т и AI-о испр = 910U тм наносим на диаграмме точ-
ку 4 и определяем для нее /гНспр = 0,65 м Продолжая вертикаль
соответствующую D, до пересечения в точке В с предельной криво'1
пол\ HfM /1доп=0,4 м, 34z0 доп= 13 300 тс мм
При заданной загрузке остойчивость схдна удовлетворительна,
так как
MzQ испр = 9100 тм< »1г0Дп= 13 000 тс мм
или
/?испр — 0 6б0>hл =0 4 м
Для оперативной оценки фактической остойчивости
судна рекомендуется испо 1ьзс щть приб жженную зави-
симость между метацентрической высотой и периодом
собственных бортовых колебаний судна:
т = С8
60
Ветчина коэффициента С зависит от размерений,
обводов, особенностей общего расположения и для кон-
кретного судна мало изменяется при различных вариан-
тах загрузки. Значения С определяют при проведении
опыта кренования и указывают в Информации об остой-
чивости. Для транспортных судов его величина обычно
лежит в пределах 0,75-—0,82.
При движении на нерегулярном волнении средний
период колебаний судна также близок к периоду собст-
венных колебаний и может быть использован для при-
ближенной оценки остойчивости. Замерив время несколь-
ких (рекомендуется 10) последовательных полных коле-
баний судна, определяют их среднее значение, которое
используют для расчета метацентрической высоты:
Л=(65/т)2, (43)
формулой (43) можно пользоваться при Л^0,2 м.
§ 15 ИЗМЕНЕНИЕ ОСТОЙЧИВОСТИ ПРИ ПРИЕМЕ
МАЛОГО ГРУЗА, БАЛЛАСТИРОВКА СУДНА
В результате проверки остойчивости может оказать-
ся, что она не удовлетворяет требованиям Регистра
СССР, и необходимо принять меры по ее увеличению.
Такая потребность может возникнуть и во время рейса
судна, если остойчивость уменьшилась при расходовании
запасов из междудонных цистерн или в результате об-
леденения судна. В случае перевозки тяжелых грузов с
малым удельным погрузочным объемом приходится
принимать меры по уменьшению остойчивости, чтобы
^избежать резкой порывистой качки, которая плохо ска-
зывается на самочувствии экипажа, работе судовых
'Механизмов и может привести к смещению груза.
‘ При заданной загрузке остойчивость судна может
быть изменена перераспределением грузов по высоте.
Изменение метацентрической высоты при вертикальном
перемещении груза массой т равно изменению аппли-
каты ЦТ с^дна, взятому с обратным знаком:
&h= —\zg= —
Где и z2 — аппликаты ЦТ груза массой т до и после перемеще-
ния Этот путь эффективен, но применим в основном при предва-
рителотом составлении грузового плана.
61
Остойчивость загруженного судна обычно изменяют
приемом балласта и его соответствующим размещением
Масса балласта обычно невелика по сравнению с водо-
измещением судна, и балласт можно рассматривать \ак
принимаемый на судно малый груз. Изменение мета-
центрической высоты в случае приема или снятия матоге
груза массой т рассчитывают так.
т
+ (Т+МТ/2 — h — z), 00
где Т — начальная осадка судна; \T^m)q— изменение осадки при
приеме груза массой т (при снятии груза т берется со знаком
минус), h — метацентрическая высота до приема груза, z— аппли-
ката ЦТ принимаемого груза.
Если приравнять нулю выражение, стоящее в скоб»
ках, и решить полученное уравнение относительно z, то
получим уравнение нейтральной плоскости z = T 4-
+ АГ/2— Л, при приеме малого груза на уровень кото-
рой метацентрическая высота и остойчивость судна не
изменяются. При приеме малого груза, ЦТ которого
располагается ниже нейтральной плоскости, или снятии
груза, ЦТ которого расположен выше нейтральной плос-
кости, остойчивость судна увеличивается. Уменьшается
остойчивость при снятии груза, ЦТ которого расположен
ниже нейтральной плоскости, или приеме груза, ЦТ
которого располагается выше нее. Для увеличения остой-
чивости судна балласт обычно принимают в танки двой-
ного дна, а для уменьшения остойчивости — в подпа-
лубные цистерны, если они имеются
Массу балласта, который необходимо принять для
изменения метацентрической высоты на заданную вели-
чину ДА, определяют, решая уравнение (44) относитель-
но т. Для оценки необходимой массы балласта в пер-
вом приближении можно пренебречь членом ДТ/2 и
воспользоваться приближенным выражением.
т = DMi[ (T — h — z — Mi) (45)
Пример 6. Определить, сколько балласта необходимо принять
в танки двойного дна, аппликата ЦТ которых 2 = 0,6 м, чтобы уве-
личить на 0,2 м метацентрическую высоту судна, если его осадка
Т=8,2 м, водоизмещение £>=16 000 т, метацентрическая высота
Л = 0,4 м, а число тонн на 1 см осадки £7 = 23,2 т/см
Массу необходимого балласта вычисляем по приближенной
62
; формула (45), m = 457 т Точное решение уравнения (44) относи-
тельно т дает результат /п=451 т, так что выражение (45) вполне
прием те vo дчя практических целей
Для проверки результатов расчета определим приращение
метацентрической высоты судна при приеме в двойное дно 457 т
балласта но формуле (44) М—0,203 м, ДГ= 19,7 см
§ 16 ОСТОЙЧИВОСТЬ СУДОВ,
ПЕРЕВОЗЯЩИХ СЫПУЧИЕ ГРЦЫ
Перевоз! а морем навалочных грузов требует особого
внимания к обеспечению остойчивости судов, так как
j эти грузы могут смещаться при качке судна на волне-
нии История мореплавания хранит немало случаев
аварий и даже гибели судов с навалочными грузами.
Особенно опасными в отношении смещения являются
зерновые грузы, имеющие сыпучесть, близкую к иде-
альной, при которой отсутствует сцепление между от-
дельными частицами груъа
Способность зерна смещаться при больших наклоне-
ниях судна была отмечена еще в прошлом веке, и с тех
пор предпринимались различные меры, направленные
на повышение безопасности судов, перевозящих зерно
насыпью Самой простои и естественной среди них
является возможно более полная за! рузка судовых по-
мещении Современные штивочные машины хорошо
заполняют подпалубные карманы, и, хотя полностью
избежать п\стот не удается, а во время рейса они уве-
личиваются за счет усадки зерна, пересыпание 1руза и
возникающие кренящие моменты при этом минимальны
Такая загрузка не требует никаких дополнительных
затрат, но ее возможность ограничивается, с одной
стороны, стремлением максимально использовать грузо-
подъемность судна, а с другой — его предельно допу-
стимой осадкой.
Другим направлением борьбы со смещением зерно-
вого груза является закрепление его поверхности путем
создания дополнительного давления на нее Это дости-
гается применением мешкования (укладка поверх зерна
насыпью нескольких слоев мешков с зерном или другим
грузом;, бандлинга (на свободной поверхности зерна
укладывают гибкую матерчатую или пленочную емкость,
заполненную зерном), стропинга (поверхность зерна
покрывается полужестким покрыватом из ткани и досок
и обжимается тросами с та трепа пи), пнев-мостропинга
63
(давление создается надувными секциями покрывала)
или с помощью другого специального оборудования [9].
Третье направление — уменьшение свободной по-
верхности зернового груза, ограничение возможности
его пересыпания и снижение до безопасных значений
возникающих при этом кренящих моментов за счет
установки продольных разделительных переборок —
шифтинг-бордсов, питателей и других конструкций
Постоянно совершенствуются также требования к
остойчивости судов, перевозящих зерновые грузы. Дей-
ствующие в настоящее время требования изложены в
Правилах перевозки зерна Регистра СССР [15] Они
аналогичны требованиям главы 6 Международной кон-
венции по охране человеческой жизни на море 1974 г.
(СОЛАС-74). Правила не регламентируют действия по
обеспечению остойчивости судна при перевозке зерна и
не требуют применения какого-либо дополнительного
оборудования, они устанавливают требования к остойчи-
вости судна, предоставляя прузоперевозчику полную
свободу в выборе средств и методов их обеспечения,
В соответствии с требованиями Правил перевозки
зерна метацентрическая высота судна, исправленная на
влияние свободной поверхности жидких грузов, не долж-
на быть меньше 0,3 м, угол статического крена судна
0gs от смещения зерна не должен превышать 12° или
угла входа палубы в воду, если он меньше 12°, остаточ-
ная площадь egr диаграммы статической остойчивости,
построенной в масштабе плеч, определенная с учетом
смещения зерна и ограничения углов крена, должна быть
не меньше 0,075 м-рад.
Построение остаточной площади диаграммы показа-
но на рис. 23. На оси ординат диаграммы статической
остойчивости судна, построенной в масштабе плеч,
откладывается отрезок
O4^Zip = Шр/Р,
где /Кр — приведенное плечо кренящего момента от пересыпания
зерна.
На вертикали, проведенной через угол крена, равный
40°, откладывают отрезок ВС = 0,81кр и, соединив точки
В и А прямой, получают линию, аппроксимирующую
зависимость /кр от 0 Проводят прямую AjV параллель-
но АВ так, чтобы она касалась диаграммы, и через
64
фочку касания Т прово-
дят второю вертикаль,
^оотвеа ствуюшу ю иаи-
<$ольшей разности между
ординатами кривых плеч
восстанавливающего и
кренящего моментов;
^третью вертикаль прово-
дят через \гол заливания
еудна 0 зал Нормируемая
]|рстаточная площадь egr
диаграммы
0,9
0,8
С~
С,с
0,5
ОЛ
0,3
А
0,1
О
Рис 23 Остаточная площадь
диаграммы при перевозке зерна
Farps
Вежду
заключена
. j самой диаграммой,
Зйинией плеч кренящего момента АВ и самой левой из
Иррех вертикалей, на рис. 23 она заштрихована. Величину
^статочной площади можно определить с помощью па-
йетки, разграфив ее прямоугольниками выбранного раз-
мера и подсчитав площадь одного из прямоугольников.
’Для примера в правом верхнем углу рис 23 показан
Прямоугольник, высота которого с учетом масштаба а =
С0,05 м, длина Ь = 5° = 0,087 рад, а площадь s = ab =
0,00435 м-рад Определенная с помощью палетки ос-
!аточная площадь диаграммы 0,203 м-рад.
Суда, перевозящие зерно на международных рейсах,
должны быть снабжены информацией об остойчивости
удна при загрузке зерном, согласованной с Регистром
:ССР Если такая документация на судне отсутствует,
о органам портнадзора в порту погрузки должен быть
представ йен расчет, подтверждающий выполнение нор-
[ируемых критериев остойчивости, в противном случае
рудно должно грузиться по правилам страны, в которой
(^ходится порт погрузки.
В Информацию об остойчивости, кроме рекомендуе-
мых типовых вариантов загрузки судна зерном различ-
ной плотности при 100 и 10 % судовых запасов, входят
вспомогательная документация для самостоятельного
выполнения расчетов и методические указания по ее
использованию. Для каждого из грузовых отсеков судна
Построены кривые зависимости объема зернового груза
< аппликаты zv его ЦТ и моментов от пересыпания
♦ерна Мпгу и Alnrz в зависимости от высоты уровня груза
Над пайолом грузового помещения (рис. 24). Кроме
Шго, в Информацию об остойчивости включена диаграм-
ма допустимых моментов М2 в зависимости от водоиз-
65
Рис. 24. Характеристики отсека при перевозке зерна
мсщения судна D, построенная с учетом пересыпания
груза (рис. 25).
Для проверки остойчивости судна при перевозке
зерна с помощью Информации об остойчивости в таб-
лице загрузки рассчитывают водоизмещение и его ста-
тический момент относительно основной плоскости М>
исправляют момент Mz на влияние свободной поверхно-
сти жидких грузов, прибавляя SAm^ для расчетной ком-
бинации судовых цистерн, и учитывают вертикальное
перемещение ЦТ зерна при пересыпании прибавлением
моментов Alnrz/х, где % — удельный погрузочный объем
зерна для каждого грузового помещения. Затем вычис-
ляют суммарный момент от пересыпания груза Л4ПпЛ
и по кривым допустимых моментов Mz в зависимости от
D и SAfnry/x определяют Мдоп- Для соблюдения веек
нормируемых критериев остойчивости достаточно выпол-
нения условия Миспр + ^Мпгг/х^М доп-
Перевозка незерновых сыпучих грузов на транспорт'
ных судах должна производиться в соответствии с Пра-
66
вилами безопасности перевозки незерновых навалочных
грузов [18], разработанными с учетом рекомендаций
Кодекса безопасной перевозки навалочных грузов ИМКО
и требований Правил Регистра СССР
В Пранитах [18] указано, что перед погрузкой нава-
лочных грузов администрация судна должна быть обес-
печена соответствующей технологической документаци-
ей, в частности картами технологического режима без-
опасности морской перевозки навалом конкретного гру-
за и типовыми планами загрузки этим грузом судов
данного типа, а также должна получить от грузоотпра-
вителя сведения о фактической и максимально допусти-
мой влажности, величине угла естественного откоса и
других физико-химических характеристиках груза
Рис 25 Диаграмма допускаемых статических моментов Мг при пе-
ревозке зерна
67
При перевозке навалочных грузов должны выдержи-
ваться в заданных пределах следующие критерии без-
опасности: критерий несмещаемости Ль критерий нераз-
жижаемости Х2, критерий остойчивости при разжижении
навалочного груза Хз, критерий остойчивости при «су-
хом» смещении навалочного груза Х4, критерий невозго-
раемости м и критерий незагазованности атмосферы
грузовых помещений Ле-
Под критерием Х4 понимаются дополнительные требо-
вания к остойчивости, которые обеспечивают безопас-
ность судна при смещении груза. В соответствии с этими
требованиями метацентрическая высота судна должна
быть не меньше 0,7 м, угол статического крена от сме-
щения груза не должен превышать 12°, а остаточная
площадь диаграммы статической остойчивости, опреде-
ленная по методике, описанной ранее, должна быть не
менее 0,12 м-рад. При расчете Л4кр от смещения груза
принимается, что его плоская поверхность в результате
равнообъемного смещения наклоняется на угол 25°.
Под критерием Хз понимаются дополнительные тре-
бования к остойчивости судна при смещении разжижен-
ного груза. В общем, они соответствуют требованиям
критерия Х4 и, кроме того, учитывают, что при расчете
метацентрической высоты и плеч статической остойчиво-
сти должны учитываться поправки на влияние свобод-
ной поверхности разжиженного груза в каждом грузо-
вом помещении:
^испр —^0 — — Hq — рразХ/x/Z?;
где рраз — плотность разжиженного груза; 1Х — момент инерции
свободной поверхности разжиженного груза относительно ее цент-
ральной продольной оси.
§ 17. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ
ОСТОЙЧИВОСТИ И ДРУГИХ
МОРЕХОДНЫХ КАЧЕСТВ СУДНА
Результаты расчета мореходных качеств судна по
его грузовому плану зависят от точности принятых
исходных данных, к которым относятся характеристики
порожнего судна, запасов, снабжения и грузов, приня-
тых на судно. Масса судна порожнем и координаты его
68
ЦТ определяются после постройки или переоборудовании
при проведении опыта кренования и указываются в су-
довой документации. Массы жидких запасов и балласта
определяют по судовым замерам, а координаты их ЦТ
принимают по характеристикам судовых цистерн. Точ-
ность опреде тения этих величин вполне достаточна для
эксплуатационных расчетов. Характеристики снабжения
назначаются приближенно на основе статистических
данных для судов определенного типа, но масса снабже-
ния незначительна по сравнению с водоизмещением
судна, и погрешности его характеристик не оказывают
существенного влияния на точность расчетов. Основным
источником погрешности при расчете мореходных ка-
честв являются характеристики грузов, принимаемых
на судно, которые определяют по грузовым документам.
Особенно велики могут быть расхождения между ука-
занными в документах и фактическими значениями мас-
сы контейнеров, лихтеров и отдельных мест генеральных
грузов
Исследования, п-роведенные ЦНИИМФом [6], показы-
вают, что погрешность массы отдельных контейнеров,
указанной в грузовых документах, может доходить до
68 % Положение ЦТ груженого контейнера обычно
принимается в центре его объема, что, как правило, не
соответствует действительности. В результате погреш-
ность в расчете водоизмещения груженого судна может
достигать 5 %, в определении осадки — до 0,30—0,35 м,
метацентрической высоты — до 0,60 м. Значительно
точнее рассчитываются характеристики мореходных
качеств судов, перевозящих однородные грузы, масса
которых определяется по изменению посадки судна.
Недоверие к результатам расчета остойчивости кон-
тейнеровозов и судов с горизонтальным способом по-
грузки, для которых погрешности могут быть особенно
значительными, приводит к тому, что на судно прини-
мают полный балласт даже в тех случаях, когда в этом
нет необходимости, увеличивая таким образом сопротив-
ление воды движению судна и снижая эффективность
его эксплуатации.
Для повышения экономической эффективности и без-
опасности эксплуатации транспортных судов в 80-х гг.
на них начали устанавливать различные технические
средства для непосредственного замера фактических
значений одних параметров состояния судна и расчета
69
на их основе других необходимых параметро®. Это дат
чики осадок судна носом, кормой и на миделе, крено-
метры, датчики уровня жидкости в судовых цистернах,
тензометрические датчики напряжений в связях кор=
пуса.
Так как метацентрическую высоту судна непосред-
ственно измерить невозможно, то для ее определения
используют оперативное проведение опыта кренования
или рассчитывают метацентрическую высоту по осред-
ненному значению периода собственных бортовых коле-
баний судна.
При первом способе перекаткой балласта между
креповыми цистернами, расположенными по обоим бор-
там судна, создают фиксированный кренящий моменп
Л1кр и замеряют углы крена до и после перекатки бал-
ласта, а затем, приравнивая кренящий и восстанавли-
вающий моменты, а также используя метацентрическую
формулу остойчивости (33), рассчитывают /z = AfKP/(D6).
Водоизмещение судна D предварительно рассчитыва-
ют по результатам замеров осадок носом и кормой
Необходимость проведения расчетов при определении
метацентрической высоты методом кренования сделали
также возможным его оперативное проведение на судах
только после того, как появилась микропроцессорная
техника.
При движении судна на нерегулярном волнении сред-
ний период его бортовой качки приближенно равен пе-
риоду собственных бортовых колебаний судна. Эго
свойство используется при определении метацентриче-
ской высоты по периоду качки судна с помощью форму-
лы (43).
Один из первых приборов, основанных на это у
принципе, метацентрограф Н. Б. Севастьянова был
предложен и изготовлен еще в конце 50-х гг. [19], но не
получил в то время широкого распространения.
В ЦНИИМФе для транспортных судов разработана
автоматическая система контроля остойчивости и проч-
ности судна (АСКОП) [4, 6]. В систему входят датчики
осадок судна носом и кормой, крена, уровня жидкости
в креновых цистернах, тензометрические датчики напря-
жений продольных связей корпуса, блоки сбора и обра-
ботки данных, буквенно-цифровой индикации, микро-
процессор с дисплеем и внешним запоминающим устрой-
ством на магнитной ленте, печатающее устройство-
70
Опытная эксплуатация системы проведена на судах
«Варнемюнде» и «Надежда Обухова» БМП.
Система может быть использовала как в расчетном
режиме, так и для определения фактических значений
параметров мореходных качеств судна по показаниям
датчиков.
В расчетном режиме грузовой план судна вводят
с клавиатуры ЭВМ, задавая массы всех принятых на
судно запасов, снабжения, балласта, грузов и коор-
динаты ЦТ отдельных статей нагрузки. На экран дис-
плея выводятся результаты расчета осадки судна носом,
кормой и на миделе; дифферент и угол крена; суммар-
ные массы груза, запасов и балласта; водоизмещение и
дедвейт; метацентрическая высота и пределы ее допу-
стимого отклонения; диаграмма статической остойчиво-
сти и ее основные элементы; период бортовой качки
судна и характеристики прочности. Введенный грузо-
вой план и расчетные характеристики могут быть рас-
печатаны на бумаге для документирования В автомати-
ческом режиме работы по показаниям датчиков рассчи-
тываются водоизмещение судна и его дедвейт, средняя
осадка и дифферент, выполняется оперативное кренова-
ние и рассчитывается метацентрическая высота Резуль-
таты расчетов сопоставляются с допустимыми значения-
ми расчетных параметров, и в случае их нарушения
включаются звуковой и световой сигналы.
С начала 80-х гг. в ряде стран активно развиваются
идеи комплексной автоматизации транспортных судов,
прорабатываются различные варианты проектов «судна
будущего».
При их реализации широкое распространение
получают технические средства оперативного контроля
мореходных качеств судна. Использование вычислитель-
ной техники для автоматизации составления грузового
плана судна и расчета его мореходных качеств в соче-
тании с техническими средствами контроля их фактиче-
ского состояния является, вероятно, наиболее перспек-
тивным направлением дальнейшего развития техниче-
ского прогресса в этой области.
Глава 3 НЕПОТОПЛЯЕМОСТЬ
§ 18. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ НЕПОТОПЛЯЕМОСТИ
Под непотопляемостью понимается способность пов-
режденного судна сохранять свои мореходные качества»
в первую очередь остойчивость и плавучесть, при затоп-
лении одного или нескольких отсеков
Расчеты непотопляемости сводятся к расчетам ава-
рийной посадки и аварийной остойчивости поврежден-
ного судна. При обеспечении непотопляемости предпо-
чтение отдается обеспечению аварийной остойчивости.
Известный русский и советский кораблестроитель ака-
демик А. Н Крылов писал, что корабль должен быть
спроектирован так, чтобы он, «. .. вынося возможно
большие повреждения, оставаясь на воде, утрачивал
плавучесть ранее остойчивости, короче говоря, если
повреждения таковы, что гибель корабля неизбежна, то,
чтобы он тонул, не опрокидываясь». Это требование
логично, так как потеря плавучести обычно происходит
сравнительно медленно, и есть время для принятия мер
по спасению судна или его экипажа, а при потере остой-
чивости судно опрокидывается очень быстро.
Непотопляемость судна обеспечивается за счет за-
паса его плавучести, под которым понимается объем
всех водонепроницаемых помещений, расположенных
выше действующей ватерлинии. Средством для исполь-
зования запаса плавучести, ограничивающим количество
забортной воды, поступающей внутрь корпуса при ава-
рии, и ее распространение по судну, является разделение
корпуса водонепроницаемыми переборками на ряд изо-
лированных отсеков. В справедливости этого положения
легко убедиться, представив подводный корабль в под-
водном положении с нулевым запасом плавучести Не-
смотря на то что корпус корабля разделен на водоне-
проницаемые отсеки, любое повреждение корпуса и
попадание даже малого количества воды внутрь кораб-
ля приведет к отрицательной плавучести, так как уве-
личение массы корабля за счет влившейся воды нс
может быть компенсировано увеличением сил поддер-
жания, и корабль опустится на грунт. При поврежде-
нии надводного судна, имеющего положительный запас
плавучести, увеличение его массы за счет влившейся
72
воды может быть компенсировано увеличением сил под-
держания при возрастании осадки судна и объема под-
водной части корпуса, т. е. за счел расходования части
запаса плавучести. Если же надводное судно не имеет
водонепроницаемых переборок, то забортная вода, попа-
дая внутрь корпуса, будет растекаться по всему судну,
и ее масса (будет увеличиваться до тех пор, пока не будет
израсходован весь запас плавучести и судно не затонет.
Для принятия грамотных, технически обоснованных
решений в аварийной ситуации командованию судна
необходимо иметь объективные характеристики состоя-
ния судна и предвидеть тенденцию и возможные преде-
лы их изменения. Известно немало случаев неверных
действий экипажа поврежденною судна из-за непра-
вильной оценки сложившейся ситуации, которые приво-
дили к тяжелым последствиям
При оценке состояния поврежденного с>дна очень
важно знать параметры его остойчивости, особенно если
оно получило крен. Причиной крена может быть как
несимметричное затопление поврежденных помещений,
так и отрицательная начальная остойчивость аварийно-
го судна Меры, которые принимаются д тя спрямления
судна, должны выбираться в зависимости от его состоя-
ния В случае несимметричного затопления и достаточ-
ной начальной остойчивости крен может быть устранен
созданием противодействующего кренящего момента за
счет перекачки топлива или балласта между бортовыми
танками, приема балласта в танки противоположного
накренению борта, если запас плавучести позволяет это
сделать, или в крайнем случае перештивкой груза Эти
же меры при отрицательной начальной остойчивости
судна могут вызвать только ухудшение его состояния и
получение еще большего крена на противоположный
борт. В случае отрицательной начальной остойчивости в
первую очередь должны быть предприняты меры по ее
увеличению, причем предпочтение должно отдаваться
таким из них, которые позволяют максимально сохра-
нить запас плавучести судна
Состояние аварийного с\дна опредс 1яется характе-
ром и размерами полученных повреждений, а также
исходным состоянием судна до аварии Определяющее
значение при этом имеет род и количество находящегося
на судне груза и его расположение по судовым помеще-
ниям Поэтому до выхода в рейс должны выполняться
73
расчеты аварийной гюсадки и остойчивости для всех воз-
можных случаев затопления каждого из водонепрони-
цаемых отсеков и комбинаций из двух смежных отсеков
с учетом конкретной загрузки судна в рассматриваемом
рейсе
При расчете непотопляемости поврежденные отсеки
в зависимости от характера их затопления подразделя-
ют на три категории К первой категории относят отсеки,
затопленные полностью, забортную воду в них можно
рассматривать как дополнительный груз, имеющий по-
стоянную массу и координаты ЦТ, совпадающие с коор-
динатами ЦТ объема затопленного отсека Ко второй
категории относят отсеки, затопленные частично и не
сообщающиеся с забортной водой; воду в них можно
рассматривать как дополнительный жидкий груз с по-
стоянной массой, имеющей свободную поверхность К
третьей категории относят отсеки, затопленные частично
и сообщающиеся с забортной водой; масса и координа-
ты ЦТ принятой в них воды изменяются при изменении
осадки, крена и дифферента аварийного судна Затопле-
ние onceKOiB третьей категории наиболее сложно для
расчетов непотопляемости, а случаи затопления отсеков
первой и второй категорий затруднений при расчетах
не вызывают.
Следует иметь в виду, что при изменении посадки
поврежденного судна категория затопленного отсека
может изменяться Например, отсек третьей категории
при его полном затоплении перейдет в первую катего-
рию, а если на пробоину заведен пластырь, то он перей-
дет во вторую категорию
Объем забортной воды, которая может влиться в
аварийный отсек, зависит от ко шчества и рода находя-
щегося в отсеке груза, точнее, от величины водонепрони-
цаемого объема, занятого грузом.
Отношение объема воды v, которая может влиться
в поврежденный отсек, к теоретическому объему отсека
v-r называется его коэффициентом объемной проницае-
мости- |1 = а/ут Зная его величину, легко рассчитать
объем и массу забортной во цы, вливающейся в отсек
при его повреждении,
у = т = Р = (46>
Кроме коэффициента объемной проницаемости отсе-
74
ка, введено аналогичное понятие коэффициента прони-
цаемости поверхности.
где д — площадь поверхности воды в затопленном огсеке, sT — пло
щадь сечения отсела плоскостью аварийной ватерлинии Хотя в
обшем случае ЦхУ=р, в расчетах обычно принимают эти ветчин
р< вными
Правилами Регистра СССР [14] приняты следующие
значения коэффициентов проницаемости
для машинных отделений, помещений судовых э юкт-
ростанций 0,85;
для жилых помещений и кладовых 0,95,
для пустых цистерн, порожних трюмов 0,98,
для заполненных жидким грузом цистерн и танков 0,
для порожних рефрижераторных трюмон 0,93,
для трюмов с генеральным грузом 0,60,
для трюмов с лесным грузом 0,35,
для 1рузовых помещений накатных судов 0,80
Эти значения используются при проектных расчетах
непотопляемости и при разработке Информации о непо
топляемости судна.
Действительные значения коэффициентов проницае-
мости должны оцениваться при составлении грузового
плана для каждого помещения (в зависимости от разме-
щенных в нем грузов и их укладки Ошибки в опреде-
лении ц являются основной причиной погрешности в
расчетах непотопляемости.
Величина коэффициента проницаемости отдельного
грузового помещения может быть определена по следую
щему выражению [24]
[1=0,98— mx(0,98 — р,)/ит,
где т — масса груза, размещенного в помещении, т, х удельны!
погрузочный объем груза, м^/т, и — коэффициент проницаемости
груза, — полный объем помещения, м3 Значения ц и х для
некоторых грузов также приведены в [24]
При перевозке отдельных грузов коэффициенты про-
ницаемости помещений можно оценить путем простых
расчетов если трюм загружен мета ыичсскими конст-
рукциями или металлом (листы, прокат, проволока в
бухтах, чушка и т. д.), то его объем можно определить
по плотности металла и массе груза: им = ^м/рм,
(VT — Vm)/Vt
При перевозке сыпучих грузов значения р с доста-
точной для эксплуатационных расчетов точностью мож-
но определить, проведя простой опыт: взять два сосуда
одинакового объема, один из них заполнить сыпучим
грузом пропорционально заполнению трюма а второй —
водой, затем перелить (воду из второго сосуда в первый
и подсчитать, какая часть объема воды поместилась в
сосуд с грузом, отношение объемов воды (перелитого
к первоначальному) можно принять за величину коэф-
фициента проницаемости Аналогичные простые сооб-
ражения и приемы можно использовать и при перевозке
других грузов Данные рекомендации пригодны только
для приближенной оценки коэффициентов проницаемости
при судовых расчетах непотопляемости Подробное
изучение этого вопроса еще ждет своего исследователя.
В судовой документации по непотопляемости, кроме
рассмотренных, встречаются понятия предельной шнии
погружения и предельной длины затопления
Под предельной линией погружения в Правилах Ре-
гистра СССР понимается линия пересечения наружной
поверхности палубы переборок с наружной поверхностью
бортовой обшивки у борта По определению, принятому
в конвенции СОЛАС-74, предельная линия погружения
проводится по борту не ближе чем в 76 мм (3 дюймах)
под верхней поверхностью палубы переборок Требова-
ния конвенции к положению предельной линии погру-
жения жестче, но в части непотопляемости они относят-
ся только к пассажирским судам
Под предельной длиной затопления понимается наи-
большая длина условного отсека с серединой его в рас-
сматриваемой точке длины судна, при затоплении кото-
рого аварийная ватерлиния касается предельной линии
погружения
§ 19 ДВА МЕТОДА РАСЧЕТА НЕПОТОПЛЯЕМОСТИ
Для расчетов непотопляемости может быть исполь-
зован один из двух методов* метод приема гру^а или
метод постоянного водоизмещения.
При расчетах по методу приема груза забортную
воду, влившуюся в аварийный отсек, рассматривают
как дополнительный груз, принятый на судно С учетом:
массы принятой воды по уровень исходной ватерлинии
76
Рис. 26. Определение аварийной посадки методом приема ^руза
BqJIq (рис. 26) рассчитывают новые значения водоизме-
щения судна и его статического момента относительно
плоскости мидель-шпангоута, для них определяют осад-
ки судна носом и кормой и строят ватерлинию В\Л\.
Но при этом оказывается, что в расчете не учтен объем
v\ забортной воды в аварийном отсеке между ватерли-
ниями BqJIq и В]Л\. С учетом Объема вторично рас-
считывают водоизмещение судна и его статический мо-
мент и для них снова определяют осадки судна носом
и кормой и строят новую ватерлинию В2Л2 Таким обра-
зом, при расчете аварийной посадки судна по методу
приема груза используется метод последовательных
приближений, которые повторяют до тех пор, пока рас-
считанные параметры посадки не будут пренебрежимо
мало отличаться от параметров посадки, рассчитанных
в предыдущем приближении
При расчетах по методу постоянного водоизмещения
(его называют также методом исключения) водоизме-
щение судна и координаты его ЦТ считают постоянны-
ми, что весьма удобно, так как они всегда известны
для состояния загрузки неаварийното судна, а повреж-
денный отсек условно исключают из корпуса судна Для
расчета непотопляемости судна по методу постоянного
водоизмещения необходимо откорректировать или пере-
считать заново характеристики подводной части корпуса
для случая повреждения конкретного отсека с учетом
его коэффициента проницаемости, а затем вести расчет
параметров аварийной посадки и начальной остойчиво-
сти судна по обычной методике, изложенной в § 5, 10,
но с использованием откорректированной диаграммы
плавучести и начальной остойчивости
Результаты расчетов аварийной посадки, попучаемые
при иепользовании обоих методов, до тжны быть одина-
ковы Иначе обстоит дело с начальной поперечной мета-
77
центрической высотой. Причина отличия метапентриче-
ской высоты аварийного судна hD) рассчитанной по спо-
собу постоянного водоизмещения, от метацентрической
высоты hG, рассчитанной по способу приема груза, за-
ключается в следующем: остойчивость поврежденного
судна и возникающий при малом его накренении восста-
навливающий момент не зависят от принятой методики
расчета параметров остойчивости:
AfB = ^/iDsm0, MBG = gDGhGsinQ,
где D — водоизмещение судна до получения повреждения; DG — во-
доизмещение аварийного судна, рассчитанное по методу приема
груза.
Так как Mb = MBg, gDhDsmO = gDGhGsin9 Решая по-
следнее равенство относительно получим
hD — hGDGIDt (47)
Таким образом, метацентрическая высота поврежден-
ного судна, рассчитанная по способу приема груза, всег-
да меньше ее значения, определенного методом постоян-
ного водоизмещения. От одного значения легко перейти
к другому, используя выражение (47).
При затоплении больших отсеков третьей категории,
хотя оба метода расчета и дают одинаковые результаты,
трудоемкость их использования различна. Метод посто-
янного водоизмещения обычно применяют в береговых
конструкторских и проектирующих организациях, где
для расчета характеристик подводной части корпуса с
учетом аварийного отсека используют вычислительную
технику. В судовых условиях этот метод применим, если
есть комплект диаграмм плавучести и начальной остой-
чивости аварийного судна, рассчитанных для случая
повреждения каждого из судовых отсеков при значениях
коэффициентов проницаемости, рекомендованных Ре-
гистром СССР. Такая документация имеется на неко-
торых судах (например, на судах типа «Ленинская
гвардия») При отличии коэффициента проницаемости р
поврежденного отсека от того значения рл, для которого
рассчитаны характеристики аварийного судна, парамет-
ры аварийной посадки можно откорректировать линей-
ной интерполяцией по р* между принятым при расчетах
его значением р* и р = 0 для неповрежденного судна:
гав=т+(Г*-Пр/н%
78
где Т, Тлз и Т* — параметры посадки (осадки носом или кормой)
неповрежденного судна, аварийного судна при значении коэффи-
циента проницаемости ц и при значении |1*. Допускаемая при
таком расчете погрешность тем меньше, чем меньше различие
между коэффициентом проницаемости фактическим ц и принятым
при расчетах ц*.
Е^сли характеристики подводной части корпуса ава-
рийного судна в документации отсутствуют, то оператив-
ный растет непотопляемости на судне рекомендуется
выполнять по методу приема груза, который не требует
использования дополнительной документации и хорошо
освоен судоводителями при расчетах посадки и остой-
чивости неповрежденного судна по его грузовому плану.
Этот же метод может быть рекомендован при затоп-
лении сравнительно небольших отсеков пер>вой или
второй категории, когда для расчетов параметров ава-
рийной посадки и остойчивости судна удовлетворитель-
ные результаты дает применение метацентрических
формул остойчивости:
определяют массу влившейся в аварийный отсек во-
ды: m =
рассчитывают изменение средней осадки: \7=-m/pS
и изменение метацентрической высоты
m /_ . А г
Vi==----|Т4----— h — z —
D+m \ 2 m
Здесь и далее приняты обозначения; р — плотность забортной
воды; So и Xf — площадь действующей ватерлинии и абсцисса ее
ЦТ; х, у и г —координаты ЦТ влившейся воды, — момент инер-
ции площади свободной поверхности жидкости в аварийном отсеке
относительно ее центральной продольной оси, при затоплении отсека
первой категории i'x=0; Н — продольная метацентрическая Bbicoia
судна.
Новое значение метацентрической высоты = +
Углы крена и дифферента судна после повреждения
9aB = mz//[hG(£> + m)]; = — Xf)[DH.
Осадки нооом и кормой аварийного гудна
ТНав = Тн + ЛТ + (L/2 — Х()фав;
Тк aB = 71K4-A7' — (Д/2 + Х^)фав-
При затоплении небольшого отсека третьей катего-
рии расчет целесообразно вссги по методу постоянного
водоизмещения [5].
79
В расчете приняты следующие обозначения s — потерянная
площадь ватерлинии (за счет аварийного отсека); а и b — коорди-
наты ЦТ потерянной площади; ix и iy — моменты инерции потерян
ной площади (площади свободной поверхности жидкости в аварий
ном отсеке) относительно ее центральных осей, So —s — площадь
поврежденной ватерлинии, v — объем затопленного отсека по пер
воначальную ватерлинию (с учетом коэффициента проницаемости)
х, у и г —координаты ЦТ объема v
При расчете определяют изменение средней осадки
судна АТ = о/(So — s).
Затем рассчитывают координаты ЦТ действующей ва-
терлинии поврежденного судна: £ = Xf—(a—Xf)s/(S0—s),
Л =—W(S0— 5) и потерянные при затоплении аварий-
ного отсека моменты инерции этой ватерлинии
Д^х=к + 5&2+ (So — s)r]2; Alyf = iy + s[a — Xf)2+ (So — s) X
X(!g-xf)2.
Определив изменение метацентрических высот A/z =
~v(T + AT/2 — z— Mx/v)/V; AH=—А/yf/Vрассчитыва-
ют параметры посадки аварийного судна
еав = 57,Зу(^-п)/[И(/г+ДЛ)],
Тц ав = Тн+ДТ+ (А/2 — ^)фав>
Ткав — Тк + ДТ— (Л/2 + ^)фав
Выполняя расчеты непотопляемости, необходимо
учитывать, что точность получаемых результатов зави-
сит не только от выбранной методики расчета, но и от
точности принятых исходных данных и в первую оче-
редь от точности определения значений коэффициентов
проницаемости судовых отсеков.
§ 20. РАСЧЕТ АВАРИЙНОЙ ПОСАДКИ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СУДОВОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ
Использование метацентрических формул для расче-
та аварийной посадки судна в случае затопления боль-
шого отсека третьей категории или пары смежных отсе-
ков может привести к значительным погрешностям
Известные в теории корабля способы С. Н. Благове-
щенского, В. Г. Власова, А. Н. Крылова, В. В. Семенова-
Тянь-Шанского и других [5, 23] трудоемки и предназна-
чены для использования в береговых конструкторских
бюро В судовых условиях для оперативного расчета
80
аварийной посадки транспортного судна при затоплении
одного или двух смежных отсеков может быть рекомен-
дован способ, предложенный В. Г Сизовым {21]
Этот способ является разновидностью метода приема
груза. Он позволяет при расчете ограничиться тремя
приближениями и не требует использования какой-либо
документации, кроме той, которая применяется для рас-
четов посадки неповрежденного судна по его загрузке
При выполнении расчета по способу, предложенному
В. Г. Сизовым, используют диаграмму осадок носом и
кормой и чертеж размещения грузов Если эти докумен-
ты на судне отсутствуют, то вместо них можно восполь-
зоваться любыми другими, позволяющими по водоизме-
щению судна и его статическому моменту относительно
плоскости мидель-шпангоута определить осадки судна
носом и кормой и по заданному уровню определить
объем судового помещения по этот уровень.
Рассматриваемый способ основан на линеаризации
зависимости массы воды, принимаемой в аварийное по-
мещение, от ее уровня при малом изменении постедн?-
го. Задавшись двумя произвольными, но малого отстоя-
щими друг от друга уровнями воды в поврежденном
отсеке Л и h, определяют для каждого из них объем и
помещения по заданный уровень и рассчитывают массу
т = забортной воды, которая может влиться в ава
рийный отсек по заданный уровень Зависимость т = ф(/)
показана на рис 27, а прямой I Зависимость изменения
осадки судна в районе аварийного отсека t' (точнее,
осадки, измеренной в поперечной плоскости, проходя-
щей через ЦТ объема аварийного отсека) от изменения
массы вливающейся в_ отсек забортной воды
= Arn/q + km(x — Xf)2/(ML) и также может быть
изображена прямой (прямая 2 на рис 27, а). Решая
систему двух линейных у равнений, изображаемых пря-
мыми / и 2, получают выражение для массы забортной
воды Дтав, которую надо принять в аварийный отсек
поверх уровня ti, чтобы уровень воды в поврежденном
отсеке сравнялся с уровнем аварийной ватерлинии
Д/пав= —Д/и2ДЛ/(Д/2 - V) (48)
где Дя^2—изменение массы воды в аварийном отсеке при переходе
>от уровня ti к уровню /2, Д^1 и Д/г — невязки между уровнями G
и t2 воды в аварийном отсеке и уровнями соответствующих им ва-
терлиний t' в районе аварийного отсека
6—1050 81
Рис 27 Определение аварийной посадки с помощью судовой доку-
ментации
Положение расчетных ватерлиний на корпусе судна
и их уровней в районе аварийного отсека показано на
рис. 27,6.
Расчет аварийной посадки судна при повреждении
заданного отсека удобно выполнять на хиповом бланке
в форме табл 6, задающей последовательность опреде-
ления расчетных величин. Для упрощения расчетных
формул предварительно определяются относительные
расстояния ЦТ объема судовых помещений от кормового
перпендикуляра (<в долях длины судна)
g=0,5+x/L (49)
Исходными данными для расчета служат водоизме-
щение неповрежденного судна D, его стати шский момент
Мх относительно плоскости мидель-шпангоута и коэф-
фициенты проницаемости аварийных (помещений ц.
При расчете в первом приближении задаются уров-
нем ?! забортной воды в аварийном помещении и по
82
Таблица 6 Типовой бланк расчета аварийной посадки т/х...
Р = Тн = 7\ =
Аварийный отсек № Утр— Х?р = р — Цтр —
Утв = %т в — В — Цтв ”
Расчетные величины Величины определяемые по судовым документам
по диаграмме осадок носом и кормой по чертежу размещения грузов
/1= | mi=p|U4 = = £)~h Ц2] Mxl^Mx + miX=^ t\= + — Д^ = 6 •— TH1 = Тк! = Vt =
iz— Sm2=:pii^V2= J)2=£) i + A/M2 ~ Mxi 4- Дт2х== t'z~ Т'к2+ £ (Гн2 —’ Tкг) ~ At2 = t2 — t'2~ Т Н2 = Тк2~ Ди2=
AmaB = — Д/П2ДЛ/(A/2 — ДЛ) = 2?ав ~ D [ 4~ AfTl&B = Afxaa = Mxi 4- Дц^ав-^ = Тнав = Ткап“
КОНТРОЛЬ Дг7ав = Д/Цав/(рЦ) = ^ав —Ткав4-£(?нав — Ткав) = Д^ав = ^ав — 1 ав — ^ав==
шкале f чертежа размещения грузов определяют объем
Vi помещения по этот уровень. Вычисляют массу mi
забортной (воды, которая может влиться в аварийное
помещение по уровень 6. Учитывая невысокую точность
определения ц при вычислении можно принять
р=1 т/м3 независимо от фактического значения плотно-
сти забортной воды. Уровень Л может быть выбран
произвольно, но целесообразно его принимать так, что-
бы он соответствовал границе изменения коэффициента
6* 83
проницаемости и был выше уровня исходной ватерлинии
в районе аварийного отсека Если судно двухпалубное,
то рекомендуется 6 принимать на уровне твиндечной
палубы, чтобы можно было отдельно учесть коэффици-
енты проницаемости трюма и твиндека Для однопалуб-
ного судна рекомендуется 6 принимать по уровень груза
в трюме и задаваться коэффициентами проницаемости
отдельно для загруженной и отдельно для порожней
частей трюма Затем рассчитывают Z>i и судна в
первом приб жжении и для них по диаграмме осадок
носом и кормой определяют THi и ГК1, вычисляют уро-
вень ватерлинии в районе аварийного отсека t'\ и невяз-
ку Д/1
Для расчета во вторам приближении задаются уров-
нем /2, который выбирают на 1—1,5 м выше исходного
уровня /1, ес in Д^<0, или ниже его, если A/i>0, и пов-
торяют расчет, определив по чертежу размещения грузов
приращение объема \у2 при переходе от уровня t\ к
уровню t%
Если при расчетах в первом или втором приближении
случайно окажется, что невязка мала (|Д/|^0,05 м),
то расчет на этом может быть прекращен, а значения
Тп и Тк — приняты в качестве параметров аварийной
посадки
В последнем, третьем приближении по формуле
(48) рассчитывают массу воды Дтав, которая будет
принята в аварийный отсек над уровнем /1, вычисляют
водоизмещение поврежденного судна DaB и его статиче-
ский момент Л4хав и по этим величинам определяют с
помощью диаграммы осадок носом и кормой параметры
аварийной посадки судна Тпаъ и Тказ Так как диаграм-
ма осадок судна носом и кормой обычно построена в
диапазоне реальных эксплуатационных посадок, то точ-
ка, изображающая состояние поврежденного судна»
может оказаться за пределами диаграммы В этом слу-
чае параметры аварийной посадки судна определяют»
линейно экстраполируя кривые постоянных значений
осадок носом и кормой
Для контроля полученных результатов расчета мож-
но выполнить следующую проверку пэ массе Д/иав.
рассчитать объем забортной воды Дуав, который будет
принят в аварийное помещение над уровнем по этому
объему с помощью шкалы f чертежа размещения грузов
определить уровень забортной воды в аварийном поме-
84
щении /ав, а по параметрагм посадки аварийного суднз-
вычислить уровень аварийной ватерчинии в районе пов-
режденного отсека faB Ма тая величина невязки А/ав
будет свидетельствовать, что расчет аварийной посадки
судна при повреждении заданного отсека выполнен е
достаточной для эксплуатационных целей точностью
Пример 7. Определить аварийною посадку теплохода «Герои-
Панфиловцы» при повреждении корпуса в районе трюма № 4 До
аварии водоизмещение судна D = 19 750 т, момент —24 400 тс мм,
параметры посадки Гн=8,2 м, 7^ = 8 8 м, расчетная длина суд! а
£=144,6 м Коэффициенты проницаемости трюма цТр = 0 5 тряндс
ка |Дтв=0,7 Координаты ЦТ объема аварийных помещении ттр =
= —6,12 м, хтв= —6,35 м
При расчете считаем что в районе двойного хна корпус уди i
не поврежден
Расчет аварийной посадки судна выполнен на типовом бланке
в табл. 7
Контроль результатов расчета посадки показал, чтс
невязка между уровнем воды в аварийном отсеке и
уровнем аварийной ватерлинии составила 1 см, что
вполне приемлемо для эксплуатационных рас!етов
При затоплении двух смежных отсеков расчет выпол-
няют по аналогичной методике, но уровни воды в ава-
рийных отсеках и уровень аварийной ватерлинии опре-
деляют в поперечном сечении, проходящем через общий
ЦТ приведенных площадей горизонтальных сечений за
тапливаемых отсеков, рассчитанных с учетом их коэф-
фициентов проницаемости Абсцисса ЦТ приведенных
площадей
Х= (P1S1X1 + ЦзЗДг) /(Ц151 + P2S2) v50)
Площадь s горизонтального сечения отсека в райо
не аварийной ватерлинии можно определить по чертеже
размещения грузов, задавшись двумя произвольно вы-
бранными объемами v' и vrf и определив по шкале /
вертикальное расстояние A/z между уровнями, соответ-
ствующими этим объемам
s = (и7 — и7)/Аг7 (51)
Пример 8. Определить аварийную посадку теплохода <Гсрон
Панфиловцы» при повреждении борта в районе поперечной пер<
борки между трюмами № 2 и 3 и затоплении обоих отсеков В
районе двойного дна повреждений корпуса нет
До аварии водоизмещение судна Z)=17 880 т, момент Л1х=
= —17 00*0 тм, параметры посадки неаварийного судна Гн = 8 0 м,
7\ = 8 5 м, расчетная длина судна £=144,6 м Коэффициенты прони-
Таблица 7. Расчет аварийной посадки теплохода
« Г ерои-Панфил овцы»:
£=144,6 м; £>=19750 т; А4Х=—24400 тс-мм;
р—1,025 т/м3; Тн = 8,20 м; Тк = 8,80 м.
Аварийный отсек № 4, затопляются трюм и твиндек:
^тр = 5060 м3; хТр= —6,12 м; £тр = 0,458; цтр = 0,5;
г’Г11 = 3010 м1; Хтв=—6,35 м; дт в = 0,456; ртц = 0,7.
Расчетные величины Величины, определяемые по судовым документам
по диаграмме осадок носом и кормой по чертежу размещения грузов
£ = 9,46 м Ш[ = рцТрУ[ = 2530 т /)1 = £)4-mi = 22 280 т Ж1 = Мх4-т1хтр= —39 890 тм £1 = Тк1 + £тР(Тн1 — TKi)=9,91 м А£ = £ —/£= —0,45 м Гн1 = 9,56 м Tki= 10,20 м v 1 = 5060 м3
/з=11,0 м Ат2=рцтвА1»2=700 т ££ = /£+ Аш2=22 980 т Их2 = Ж1 +Ат2*тв =—44 340 тм tf2 — ТкгН-£тв(Тн2—Ткг) = 10,17 м А£=£—£2=0,83 м Тн2=9,81 м Тк2= 10,48 м Ау2= ЮОО м3
Атав = — Ат2А£/(А£ — А£) =246 т £>ав = 7>1 + Атав = 22 526 т А1хав = Afjc 1 “I- А/Пав-^тв = —41 450 тм Тнав = 9,65 М Т кав = = 10,30 м '
Контроль: Лцав = Ащав/(рртв) =351 м3 £ав= Ткав + £тв (Тнав — Ткав) = = 10,0 м А^ав = ^ав — t ав = 0,01 М ^ав= 10,01 к;
цаемости трюмов цТр2=0,50, р,трз=0,65, а твиндеков рТВ2=0,70,
Цтвз = 0,75.
Абсциссы ЦТ объемов аварийных помещений определяем по
чертежу размещения грузов: хтр2=40,87 м, хТВ2=40,97 м, Хтрз^
= 21,58 м, хТвз=21,91 м.
Так как аварийная ватерлиния предположительно должна про-
ходить в районе твиндеков № 2 и 3, определим площади их гори-
зонтальных сечений по выражению (51), задавшись объемами
и'=800 м3 и и"=1200 м3 и измерив по шкалам f для каждого из
86
этих твиндеков разности соответствующих уровней: AfTB2=I2,2—
—41,3 = 0,9 м и АГтв3= 13,1—11,9= 1,2 м, sTB2= (1200—800)/0,9 =
= 444 м2, $Твз=( 1200—800) /1,2 = 333 м2.
Вычислим абсциссу общего ЦТ приведенных площадей по вы-
ражению (50) и его отстояние от кормового перпендикуляра в
долях L по выражению (49): х=32,48 м, £=0,725. Дальнейший
расчет аварийной посадки судна выполнен на типовом бланке в
табл. 8.
Контроль результатов расчета проведен по величине невязки
между массой забортной воды, влившейся в аварийный отсек по-
верх уровня Л, и массой воды в аварийных отсеках ог уровня ti
до аварийной ватерлинии. Невязка составила 3 т, что вполне при-
емлемо.
Таблица 8. Расчет аварийной посадки теплохода
«Герои-Панфиловцы» при затоплении отсеков № 2 и 3
Расчетные величины Величины, определяемые по судовым документам
по диаграмме осадок носом и кормой по чертежу размещения грузов
/1 = 9,46 м /ni=2pg^t= 1 -0,5-2025+ 1-0,65-2595= = 1010+1690 = 2700 т D^D+m^ 17 880+2700=20 580 т Mxi=Mx+2m,Xi = —17 000+ ЮЮХ X40,87+1690-21,58= 60 750 тм Л = Тк1 + £(Тн1 — 7+1) = 10,24 м .Д/1=/,— ^i=—0,78 м 7+,= 11,30 м 7+1 = 7,46 м 21Уг = = 2025 М3 + + 2595 м3
/2=11 М Am2=SppiAui= 1 -0,70-650 +1 *О,75Х X 500 = 455+ 375 = 830 т D2=Z>i+Am2=20 580+830=21 410 т AfX2=A4xi+£AznlXi = 60 750+455 X X 40,97+375-21,91=8760 тм t'2— Гк2+ £ (Тн2—’Ткг) —Ю,87 м А/2 = /2— /^“ОДЗ м Т+2= 12,22 м 7+2=7,33 м £2Ауг = = 650 м3 + + 50Q м3
A/naB= ^A/n2AZi/(A/2~ А/1) =711 т £>ав = £>1 + А/Пав = 21 290 т AfxaB = Afvl+AmaBX=83 840 тм Тнав=-12,07 ? Ткав = 7,37 м
87
Продолжение табл 8
Расчетные величины Величины, определяемые по судовым документам
по диаграмме ос а до г. носом и кормой по чертежу размещения грузов
Ко JTpOJIb: ^/ав = 7’кавЧ“£(7'нав — Т'кав) = = 10,78 М Ат'ав=2рцгА£ч = 1-0,7-550 + + 1-0,75-430 = 708 т Am = A/naB — Лт'ав —3 т 2 авА^г = = 550 м3+ +430 м3
При использовании описанного способа для расчета
аварийной посадки судна в случае затопления отсека
МО затруднение вызовет отсутствие в судовой докумен-
тации зависимости объема отсека по заданный уровень
от его возвышения над основной плоскостью. Такую
зависимость можно получить самостоятельно, сделав
расчеты для трех-четырех уровней по масштабу Бонжа-
на, как эго описано в § б
§ 21. РАСЧЕТ АВАРИЙНОМ ОСТОЙЧИВОСТИ
После расчета аварийной посадки судна его мета-
центрическая высота может быть определена по схеме,
принятой для расчета параметров начальной остойчиво-
сти по грузовому плану. При расчете аварийной посадки
определены положение аварийной ватерлинии и масса
забортной воды, влившейся внутрь корпуса при его
повреждении Рассматривая аварийную воду как приня-
тый на судно дополнительный жидкий груз, определяют
аппликаты ее ЦТ в поврежденных помещениях и рас-
считывают водоизмещение аварийного судна DaB, его
статический момент относительно основной плоскости
Жав с учетом поправок на влияние свободной поверхно-
сти жидкости в поврежденных отсеках второй и третьей
категорий и направленную аппликату ЦТ аварийного
судна
jOa в ~ D 4“ S в ij
М2 ав — Мг + ^Шав г^ав г + Рф2Ц ав Ц
88
Zg аъ — Mz аь/£ав,
где рф — фактическая плотность забортной воды; /хав1=Л63г/12 —
момент инерции площади свободной поверхности аварийной воды
в ьм поврежденном помещении длиной h и шириной Ъг относи-
тельно ее центральной продольной оси.
Начальная поперечная метацентрическая высота суд-
на, рассчитанная по методу приема груза hG~zmaB—
где £тав аппликата метацентра, определяемая по кри-
вым плавучести и начальной остойчивости для водоиз-
мещения Ьав или осадки Тав.
При необходимости, пользуясь выражением (47).
можно получить и значение метацентрической высоты
hD, определенной по методу постоянного водоизмещения.
Построение диаграммы статической остойчивости
аварийного судна, имеющего поврежденные отсеки вто-
рой или третьей категории, с помощью обычного ком-
плекта судовой документации на судне практически не-
возможно.
В случае затопления отсека третьей категории при
изменении угла крена изменяется масса воды в повреж-
денном отсеке и соответственно меняются все характе-
ристики загрузки (при расчете по методу приема груза)
и посадки судна. Таким образом, для каждого накрене-
ния надо заново определять равновесное положение-
суд на и вычислять действующий на него восстанавли-
вающий момент.
При затоплении отсеков первой и второй категорий
диаграмма статической остойчивости без учета влияния
свободной поверхности жидкости может быть построена
с помощью пантокарен или универсальной диаграммы
статической остойчивости. Сложность заключается в
учете влияния свободной поверхности на плечи статиче-
ской остойчивости. Общее выражение для вычисления
дополнительного кренящего момента от переливания
жидкости в отсеке
==рж
6
cosO [ гЛ(ф)со8(ф)^ф +
b
е
4-sin0 1х(ф)5Шф</ф
о
где lx (ф)—момент инерции площади свободной поверхности
жидкости в поврежденном отсеке в зависимости от угла крена ф.
89*
Если приближенно определить положение свободной
поверхности жидкости в отсеке при накренении судна
на 15 и 30°, вычислить для этих углов крена значения
iXf построить приближенную зависимость 1х(ср) и по
правилу трапеций рассчитать определенные интегралы,
заключенные в скобки, то можно определить ДМе для
накренения на 15 и 30° и 'вычислить поправки к вели-
чинам плеч статической остойчивости А/о = —AAh/D,
а затем откорректировать диаграмму Но даже такой
упрощенный расчет для судовых условий слишком
трудоемок
На судне приближенный вид аварийной диаграммы
статической остойчивости может быть получен с помо-
щью входящих в Оперативную информацию о непотоп-
ляемости универсальных диаграмм аварийной остойчи-
вости при затоплении отдельных грузовых помещений
§ 22. СУДОВЫЕ ДОКУМЕНТЫ ДЛЯ ОПЕРАТИВНОЙ
ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ПОВРЕЖДЕННОГО СУДНА
В соответствии с требованиями Правил классифика-
ции и постройки морских судов Регистра СССР все
суда, на которые распространяются требования к непо-
топляемости, должны иметь Информацию об аварийной
посадке и остойчивости судна при затоплении отсеков,
называемую также Информацией о непотопляемости
Она предназначена для оказания помощи капитану в
оценке состояния поврежденного судна и выработке мер
по его сохранению
Информация о непотопляемости включает сведения
о судне, его размерениях, характеристиках судовых
помещений, расположении водонепроницаемых пересбо-
рок, имеющихся в них вырезах и отверстиях, характере
их закрытий, а также данные о всех технических сред
ствах, которые могут быть использованы в борьбе за
живучесть судна. В Информации даны рекомендации
капитану по поддержанию остойчивости неповрежден-
ного судна на таком уровне, чтобы при получении суд-
ном любого расчетного повреждения выполнялись тре-
бования к аварийной остойчивости
Информация о непотопляемости содержит также
результаты расчетов аварийных посадки и остойчивости
судна при повреждении каждого из водонепроницаемых
90
отсеков для случая полной загрузки неповрежденного
судна, рекомендации >по спрямлению аварийного судна,
имеющего крен, и указания по повышению его остойчи-
вости На судах последних лет постройки в Информа-
цию о непотопляемости включают сводные результаты
расчетов непотопляемости судна при затоплении отдель-
ных отсеков и различных вариантах исходного состоя-
ния загрузки неповрежденного судна С их помощью
можно приближенно оценить параметры посадки и
остойчивости судна в случае получения повреждения
при произвольном варианте начальной загрузки
Форма представления материалов в Информации о
непотопляемости может быть различной для разных
судов, так как единая типовая схема Информации о
непотопляемости не разработана
При использовании Информации о непотопляемости
необходимо иметь в виду, что все расчеты, результаты
которых в ней приведены, выпотнены для значений
коэффициентов проницаемости, рекомендованных Ре-
гистром СССР (юм § 18), и в предположении, что судно
получило пробоину, размеры которой регламентированы
требованиями Правил Регистра
Для сухогрузных судов приняты следующие размеры расчетной
пробоины протяженность по длине 3 м плюс 0,03А или 11 м или
O,1L, смотря по тому, что меньше, глубина пробоины — 0,2В, высо-
та пробоины — от основной плоскости неограниченно вверх
Реальная загрузка сухогрузного транспортного суд-
на может значительно отличаться от схемы, принятой
при расчетах для составления Информации о непотоп-
ляемости, и это затрудняет, а во многих случаях дела-
ет невозможным ее использование для расчета пара-
метров посадки и остойчивости судна при его повреж-
дении В связи с этим Минморфлогом принято решение
об обеспечении до 1 01 90 г всех сухогрузных < судов
Оперативной информацией о непотопляемости [24], с
помощью которой возможна оперативная оценка состоя-
ния судна в случае получения им любого повреждения
с учетом его фактической загрузки в рассматриваемом
рейсе
Оперативная информация о непотопляемости вклю-
чает оперативный планшет контроля остойчивости и
непотопляемости судна, инструкции, рабочие графики и
универсальные диаграммы аварийной остойчивости.
Оперативный планшет представляет собой чертеж
91
размером не более 1300x800 мм, занесенный несмывае-
мой краской или выгравированный на жесткой пластине
Он должен размещаться на переборке штурманской
рубки и использоваться для решения эксплуатационных
и аварийных задач. На планшете в его верхней части
схематически показан продольный разрез судна, а при
необходимости и планы грузовых палуб (на судах с го-
ризонтальным способом погрузки), под ними в таблич-
ной форме приведены характеристики всех судовых
помещений, используемые при составлении грузового
плана. В отдельную таблицу'заносят данные о факти-
ческой загрузке судна в рейсе, параметры его посадки
и остойчивости на отход и приход, а также по состоя-
нию на день заполнения На продольном разрезе судна
в специально нанесенные прямоугольники записываю!
коэффициенты проницаемости соответствующих грузо-
вых помещений, рассчитанные с учетом их загрузки в
рассматриваемом рейсе. Под продольным разрезом
размечены овалы под каждым из водонепроницаемых
отсеков и круги под водонепроницаемыми переборками
на границе смежных отсеков, под ними нанесена под-
пись «Предупреждение об опасности». В зависимости о г
результатов оценки аварийных посадки и остойчивости
судна при затоплении каждого из водонепроницаемых
отсеков или пары смежных отсеков круги и овалы закра-
шивают красным или зеленым, или частично красным и
частично зеленым цветом. Красный цвет предупреждает
судоводителя о том, что при принятой загрузке затоп-
ление соответствующего отсека или пары смежных
отсеков приведет к гибели судна. Если при повреждении
есть некоторая вероятность сохранения судна, то соот-
ветствующие круги и овалы закрашивают частично
красным и частично зеленым цветом. Если при затоп-
лении отсека судно сохраняет достаточный запас плаву-
чести и остойчивости, то соответствующую фигуру за-
крашивают зеленым цветом.
В правой части планшета расположены графики
достаточной аварийной плавучести и остойчивости суд-
на, перечень первоочередных действий при получении про-
боины согласно НБЖС и указания разработчика One
ративной информации о непотопляемости. Таким обра-
зом оперативный планшет содержит все необходимые
судоводителю сведения по загрузке судна в рассматри-
ваемом рейсе, его посадке и остойчивости, а также о его
92
состоянии при повреждении и затоплении любого из
водонепроницаемых отсеков или пары смежных отсеков.
Он заменяет информационную доску нагрузки и остой-
чивости судна, требуемую Наставлением по борьбе за
живучесть
Инструкция по работе с Оперативной информацией
о непотопляемости включает описание планшета и вспо-
могательных материалов для оценки аварийных посад-
ки и остойчивости судна, рекомендации по расчету коэф-
фициентов проницаемости грузовых помещений при
перевозке различных грузов, основные положения по
борьбе за живучесть судна и рекомендации по его
спрямлению. В инструкции также даны методические
указания по самостоятельному выполнению расчетов
непотопляемости и приведены примеры таких расчетов.
В качестве вспомогательных материалов для оценки
состояния поврежденного судна Оперативная информа-
ция о непотопляемости включает графики достаточной
плавучести и остойчивости при затоплении одиночных
отсеков, расположенные на планшете, прилагаемый к
инструкции набор рабочих графиков аварийной плаву-
чести и аварийной остойчивости, построенных для слу-
чаев затопления каждого из отсеков судна и каждой
пары смежных отсеков, и набор универсальных диа-
грамм аварийной остойчивости
Все графики аварийной плавучести (рис. 28) по-
строены по следующему принципу: по осям координат
отложены водоизмещение судна и его статический
момент относительно плоскости мидель-шпангоута. На
поле графика нанесены кривые постоянных значений
средних осадок судна, постоянных дифферентов и пре-
дельные кривые, соответствующие фиксированным зна-
чениям коэффициента проницаемости отсека: =
0,9; 1,0.
График достаточной аварийной плавучести судна
отличается от рабочих графиков аварийной плавучести
только формой предельных кривых.
По специальной диаграмме погрешностей, приведен-
ной в Оперативной информации о непотопляемости,
при расчете коэффициента р, судового отсека опреде-
ляют возможные пределы его изменения, наибольшая
погрешность в определении ц по рекомендованной ме-
тодике не превышает 0,1. Нанося на графике точку,
соответствующую загрузке неповрежденною судна, по
93
Рис. 28. График достаточной аварийной плавучести
ее положению относительно предельных кривых и рас-
считанному диапазону возможных значений ц рассмат-
риваемого отсека судят о запасе плавучести судна в
случае повреждения. Если точка расположена ниже
предельной кривой, соответствующей большему из воз-
можных значений р, то в случае повреждения судно
будет иметь положительный запас плавучести и оста-
нется на плаву.
Если точка расположена выше предельной кривой,
которая соответствует меньшему из возможных зна-
чений р, это означает, что в случае затопления рас-
сматриваемого отсека судно потеряет плавучесть. При
промежуточном положении точки прогноз состояния
поврежденного судна затруднен, но это состояние близ-
ко к критическому
Аналогичными являются принципы построения и ис-
пользования графиков аварийной остойчивости (рис. 29),
у которых по координатным осям откложены средняя
осадка и метацентрическая высота неповрежденного
судна.
'Для приближенного построения диаграммы стати-
ческой остойчивости поврежденного судна предназна-
чены универсальные диаграммы аварийной остойчиво-
сти (рис. 30), построенные в координатах углы крена —
плечи статической остойчивости. На диаграмме нане-
сено семейство кривых, рассчитанных для различных
94
2,0
1,5
1,0
Рис. 29 График достаточной
аварийной остойчивости
_________ „и _ ...........
валкости неповрежденного судна ;
0,5
О _________________________________
6,0 7,0 вр 9,0 10,0 11,0 Т,м
^Оласнопоос/поичивости
постоянных значений водо-
измещения. Для каждого су-
дового отсека построено нес-
колько диаграмм для раз-
ных значений коэффициен-
тов проницаемости этого от-
сека и фиксированных вели-
чин кренящего момента
7ИКр = Л1у от несимметрич-
ного затопления цистерн.
При построении диаграммы
статической остойчивости
поврежденного судна после-
довательно выполняют графическую интерполяцию по
водоизмещению, коэффициенту проницаемости отсека и
моменту Л1У и корректируют положение ocli диаграммы
с учетом запаса аварийной остойчивости, под которым
понимают превышение метацентрической высоты непов-
режденного судна над ее минимально допустимым зна-
чением.
Оперативная информация о непотопляемости позво-
ляет качественно оценить состояние судна при получе-
нии им определенных повреждений, но с ее помощью
нельзя определить численные значения параметров
аварийной посадки и остойчивости поврежденного суд-
на. Оперативное получение
этих характеристик, а в
дальнейшем и рекомендаций
по устранению последствий
аварии, моделирование по-
ведения судна в результате
намечаемых действий эки-
пажа будут возможны при
решении задач непотопляе-
мости на судовых ЭВМ.
Пример 9. По рабочим гра
фикам Оперативной информации
о непотопляемости (см рис 28~
30) ценить состояние судна в слу-
чае повреждения грузового отсе
ка № 2, коэффициент проницас
мости которого ц = 0,8+0,1, если
в неповрежденном состоянии суд-
на D=35 000 т, Мх——26 000 тм,
а /2=4,75 м.
Рис. 30. Универсальная диа-
грамма аварийной остойчиво-
сти
95
На графике аварийной плавучести (см. рис 28) наносим точку
А но координатам D—354)00 т, Л1Х=—260 000 тс мм Так как она
расположена ниже предельной кривой ц=0,9, то при повреждении
отсека № 2 судно сохранит положительный запас аварийной пла-
вучести. По этому же графику определяем среднюю осадку непов-
режденного судна Тср=9,56 м
На графике достаточной аварийной остойчивости (см. рис 29)
наносим точку В по координатам Тср = 9,56 м, Л= 1,75 м Так как
точка В расположена выше предельной кривой ц=0,9, то при за-
топлении отсека № 2 судно сохранит положительный запас остой-
чивости
На универсальной диаграмме аварийной остойчивости (см рис»
30), интерполируя между кривыми, построенными для 22=38 000 т
и £>=34 000 т, пунктирной линией наносим кривую, соответствую-
щую исходному водоизмещению судг а /2=35 000 т Дальнейшее
уточнение формы диаграммы статической остойчивости поврежден-
ного судна может быть получено путем интерполяции по моменту
Му объема воды, влившейся в поврежденные помещения, с исполь-
зованием других универсальных диаграмм
§ 23 НОРМИРОВАНИЕ НЕПОТОПЛЯЕМОСТИ
Требования к непотопляемости транспортных судов
изложены в части V «Деление на отсеки» Правил клас-
сификации и постройки морских судов Регистра СССР»
Они разработаны на базе вероятностного подхода и
введены в действие с 1976 г , заменив ранее действо-
вавшие требования, в которых основным критерием
непотопляемости был принят фактор деления на отсеки.
Требования Правил распространяются на пассажир-
ские суда, грузовые транспортные суда, имеющие ледо-
вые подкрепления на класс УЛА или УЛ (последние
при длине более 90 м), суда с горизонтальным способом
погрузки длиной 170 м и более, промысловые суда
длиной 10 м и более, ледоколы длиной 50 м и более,,
суда специального назначения, буксиры и земснаряды
длиной 40 м и ботее, спасательные суда, плавучие
маяки, суда, предназначенные для перевозки радиоак-
тивных материалов, нефтеналивные и буровые суда»
химо- и газовозы.
Для остальных транспортных судов обязательность
выполнения требований к их непотопляемости опреде-
ляется судовладельцем.
В соответствии с требованиями Правил деление суд-
на на отсеки считается удовлетворительным, если фак-
тический индекс деления А не меньше, чем требуемый
индекс деления R, и выполняются требования к ава-
96
рийной остойчивости судна Индекс деления У? вычисля-
ется но выражению, рекомендованному Правилами
+ А/4 + С 2
где Ls — наибольшая длина части корпуса, расположенной ниже
предельной линии погружения, 7V — численность людей, которых
разрешено перевозить на судне включая членов экипажа, Q и
С2 — коэффициенты, значения которых определяются типом судна.
Фактический индекс деления А = ^арсз представляет
собой расчетную оценку вероятности сохранения повре-
жденного судна Величины а, р, с и s вычисляют по
формулам, рекомендованным Правилами, для каждого
из судовых отсеков Произведение ар характеризует
вероятность затопления отдельного отсека или группы
смежных отсеков, причем а отражает влияние положе-
ния отсека по длине судна, а р—(влияние длины отсека
на (вероятность его повреждения Произведение cs
характеризует вероятность сохранения судна при пов-
реждении рассматриваемого отсека или группы смеж-
ных отсеков, причем, с отражает влияние аварийной
остойчивости, a $—(влияние осадки и коэффициента
проницаемости отсека на вероятность сохранения судна
Остойчивость судна в поврежденном состоянии долж-
на быть такой, чтобы при получении им повреждения
выполнялись следующие требования к аварийной остой-
чивости
начальная поперечная метацентрическая высота
аварийного судна, определенная методам постоянного
водоизмещения, должна быть не менее 0,05 м,
угол крена при несимметричном затоплении должен
быть не более 20° (для пассажирских судов не более
15°), а /после принятия мер по спрямлению судна •—
не более 12° (для пассажирских судов не более. 7° при
затоплении одного отсека и не более 12° при затопле-
нии двух и более смежных отсеков),
диаграмма статической остойчивости поврежденного
судна должна иметь на участке положительных значе-
ний плеч остойчивости протяженность не менее 30°
при симметричном и не менее 20° при несимметричном
затоплении, максимальное плечо диаграммы должно
быть не менее 0,1 м (таким образом регламентирует-
ся минимальная площадь диаграммы в области поло-
жительных плеч статической остойчивости),
7—1050 97
аварийная ватерлиния на любом этапе затопления
должна проходить ниже отверстий, через которые воз
можно дальнейшее распространение воды по судну, на
расстоянии не /менее 0,3 м или 0,1 + (Ls—10)/150 м в
зависимости от того, что меньше
Перечисленные требования должны выполняться при
начальной посадке судна по грузовую ватерлинию, рас-
четной (величине пробоины, заданных Правилами зна-
чений коэффициентов проницаемости и затоплении
одного или двух водонепроницаемых отсеков (их чис io
определяется типом и размерениями судна) При вы-
полнении указанных требовании знак деления на отсеки
вводится в символ класса судна Он представляет собой
цифру 1, 2 или 3, заключенную в прямоугольник, кото-
рая показывает число отсеков, при затоплении которых
судно сохраняет запас плавучести и удовлетворитель-
ную остойчивость
Глава 4 КОНТРОЛЬ ПРОЧНОСТИ КОРПУСА
§ 24 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О ПРОЧНОСТИ КОРПУСА
Под прочностью любой конструкции понимается ее
способность противостоять внешним нагрузкам, не раз-
рушаясь и не получая остаточных деформаций
Судно представляет сабой сложное инженерное со-
оружение, а его корпус, говоря о прочности, можно
рассматривать как мощную пустотелую коробчатую
балку переменного сечения, образованную бортами,
днищем и верхней палубой и подкрепленную изнутри
поперечными и продольными переборками, внутренне
ми палубами и платформами
Внешними нагрузками для корпуса являются силы
тяжести самого корпуса и расположенных в нем меха-
низмов, деталей оборудования и устройств, вес запасов,
грузов и снабжения, принятых на судно, силы гидро-
статического давления воды, действующие на наруж-
ную обшивку корпуса, реакции кильблоков при поста-
новке судна в док, силы сопротивления воды движению
корпуса, сила упора гребного винта и др. Эти силы
98
постоянно или в течение длительного времени дейст-
вуют на корпус при эксплуатации судна Их действие
носит статический характер, а величины могут быть
легко рассчитаны
Кроме постоянных нагрузок, корпус испытывает
воздействие случайных сил, действующих периодически
и имеющих, как правило, динамический характер К
ним могут быть отнесены инерционные силы, возни-
кающие при качке судна, дополнительные гидростати-
ческие и гидродинамические силы, действующие на вол-
нении, силы реакции причала при швартовке и другие
нагрузки
Постоянные силы, действующие на судно, в целом
взаимно уравновешены (силы тяжести и силы поддер-
жания, силы сопротивления воды и упор гребного вин-
та), но они неодинаково распределены по длине кор-
пуса, поэтому в пределах каждого ограниченного учасг-
ка длины преобладает та или иная сила, в корпусе
развиваются перерезывающие силы и изгибающие мо-
менты, и он деформируется, получая прогиб или пе-
региб
Прочность корпуса судна в целом как пустотелой
коробчатой балки называется общей прочностью Проч
ность отдельных конструкций в составе корпуса носит
название местной прочности
Говоря об общей прочности корпуса, обычно пони-
мают его прочность при изгибе в продольном направ-
лении — общую продольную прочность, хотя для осо-
бенно крупных судов, имеющих ширину порядка 50 м
и более, необходимо рассматривать и вопросы, связан-
ные с изгибом в поперечном направлении — общую
поперечную прочность
Главное значение для безопасности судна имеет
обеспечение общей продольной прочности, та^ как ее
нарушение может привести к разлому корпуса и гибе-
ли судна Отдельные нарушения местной прочности в
большинстве случаев непосредственной угрозы судну
не представляют, но требуют значительных затрат нд
его ремонт
Важность контроля общей продольной прочности
увеличивается с ростом тоннажа и главных размерений
судна, потому что максимальные значения изгибающих
моментов, которые могут возникать в поперечных сече-
ниях корпуса, быстро возрастают с увеличением длины
7* 99
судна (приблизительно пропорционально ее квадрату)
Ес л и дл я судо в н еб о л ьш ого в о д о и з м е щен и я^ длиной до
1^0—140 м общая прочность практичесм^ри^лю
реальном размещении "грузов обёспёчиваётся~~конструк-
тйвно и можетПйоэтбму’нё“кон гр о л и роваться в процессе
эксплуатзтщц^судна, тр~~этого~ нельзя^сказ а ть о1суцах
среднего и крупного ^тоннажаГТРГ-не случайно Правила
классификации и постройки морских судов Регистра
СССР требуют, чтобы на судах длиной более 150 м
имелось средство для контроля затрузки судна, с по-
мощью которого можно оперативно установить, что
изгибающий момент и перерезывающая сила, действую-
щие на судно на тихой воде, не превышают допустимых
значений
Таким образом, Правила Регистра СССР прямо
указывают на возможный путь для контроля общей
продольной прочности корпуса судна в процессе его
эксплуатации: расчет изгибающих моментов и перерезы-
вающих сил, во(зникающих в корпусе на тихой воде
при принятом грузовом плане, и сравнение их с допу-
стимыми значениями, которые для nicex контролируемых
сечений корпуса рассчитываются при проектировании
судна и указываются в Инструкции по контролю проч-
ности или других документах, предназначенных для
этой цели.
Требования к прочности корпуса транспортных су-
дов изложены в части II «Корпус» Правил классифика-
ции и постройки и во Временных нормах прочности
морских судов Регистра СССР [13].
В Правилах установлены минимально допустимые
значения моментов сопротивления W и моментов инер-
ции / поперечных сечений корпуса в средней части и в
оконечностях судна, а также площадь поперечного сече-
ния борта А и зависимости от материала корпуса, типа
я назначения судна, полноты и размерений корпуса и
положения поперечного сечения по его длине. Нормы
прочности определяют методику расчета условий, вызы-
вающих общий продольный изгиб, и усилий контроля
общей прочности.
В соответствии с этими нормативными документами
проектируется конструкция корпуса судна и рассчиты-
ваются допустимые значения изгибающих моментов и
перерезывающих сил.
100
§ 25 РАСЧЕТ ИЗГИБАЮЩЕГО МОМЕНТА.
И ПЕРЕРЕЗЫВАЮЩЕЙ СИЛЫ
В ПРОИЗВОЛЬНОМ СЕЧЕНИИ КОРПУСА
При изгибе любой балки в ней развиваются внут-
ренние силы, которые характеризуются нормальными и
касательными напряжениями (усилиями, приходящи-
мися на единицу площади поперечного сечения). Сила
N, равная сумме касательных напряжений, называется
перерезывающей силой. При действии на балку плос-
кой системы сил, перпендикулярных ее оси, перерезы-
вающая сила в произвольном поперечном сечении вы-
числяется как алгебраическая сумма всех внешних сил,
расположенных по одну сторону от сечения.
Момент внутренней пары сил, складывающихся из
нормальных напряжений, возникающих в поперечном
сечении балки, называется изгибающим моментом Он
равен алгебраической сумме моментов всех внешних
сил, расположенных по одну сторону от сечения, отно-
сительно его поперечной центральной оси.
Вычисляя N и М, сумму внешних сил и их моментов
можно рассматривать как справа, так и слева от вы-
бранного сечения. При этом необходимо учитывать
следующее правило знаков: перерезывающую силу
считают положительной, если внешние силы, лежащие
слева от выбранного сечения, направлены вверх или
силы, лежащие справа от сечения, направлены вниз;
изгибающий момент считают положительным, если
внешние силы, расположенные слева от сечения, созда-
ют момент, направленный против часовой стрелки, а
силы, расположенные справа от сечения, — момент,
направленный по часовой стрелке (при перегибе балки
изгибающий момент положителен, а при прогибе отри-
цателен).
Вычисление изгибающего момента и перерезываю-
щей силы в произвольном сечении поясним на примере
простой двухопорной балки длиной I с шарнирно-опер-
тыми концами, загруженной равномерно распределен-
ной нагрузкой интенсивностью q т/м (рис. 31). Начало
координат поместим посередине длины балки. Суммар-
ная нагрузка на балку Q = ql.
Кроме равномерно распределенной нагрузки, на
балку действуют реакции опор, которые вследствие
симметрии нагрузки равны между собой: 7?i=7?2 = ^//2.
101
В произвольном сечении / с абсциссой х}
- <7 G/2+Xj) = <7 G/2 - х;) - Я2;
М3 = ~^(1/2 + х3) + q(l/2+x3)2/2=
= q(l/2-x3y/2~R2(l/2-x3)
На рис. 31 показаны эпюры изгибающих моментов
и перерезывающих сил, возникающих в балке под
действием заданной нагрузки
При проверке прочности корпуса судна учесть все
действующие на него силы затруднительно, особенно
случайные. Поэтому принятая методика расчета учиты-
вает только силы тяжести и силы поддержания, дейст-
вующие на судно на тихой воде, причем их распреде-
ление по ширине судна не учитывается, и они считают-
ся приложенными в ДП. Судно рассматривается в со-
состоянии статического равновесия относительно по-
верхности воды. Дополнительное действие на корпус
случайных сил учитывают введением соответствующих
редукционных коэффициентов при назначении допусти-
мых напряжений и расчете допустимых значений пере-
резывающих сил и изгибающих моментов.
Распределение сил поддержания по длине судна
задает строевая по шпангоутам, которая для произ-
вольной посадки судна может быть построена с помо-
щью масштаба Бонжана (см. § 6). Распределение сил
тяжести по длине носит сложный характер. Для упро-
щения расчетов делают допущение о том, что силы
тяжести равномерно распределены в пределах каждой
Рис 31. Изгиб двухопор-
ной балки
теоретической шпации, и пред-
ставляют их в виде ступенчатой
кривой (рис. 32). Заменив строе-
вую по шпангоутам также сту-
пенчатой кривой, ограничиваю-
щей в пределах каждой шпации
равновеликую площадь, и сум-
мируя силы тяжести и силы под-
держания, получают ступенчатую
кривую распределения внешней
нагрузки интенсивностью q(x)
по длине судна. Для этой кривой
в соответствии с вышеприведен-
ным правилом рассчитывают пе-
102
ререзывающие силы и изгибающие моменты в любом
контролируемом сечении корпуса. В общем виде выра-
жения для N и М могут быть записаны в интегральной
форме:
N= f q(x)dx\ М— ( f q(x)dxdx= f N(x)dx.
~L 2 ~L2 —L 2 -~Lf2
При судовых расчетах прочности силы тяжести,
действующие на корпус, удобно представить в виде
суммы двух составляющих — сил тяжести судна по-
103
рожнем и сил тяжести нагрузок, входящих в дедвейт,
а изгибающие моменты и перерезывающие силы выра-
жать в виде суммы трех слагаемых:
N j — N с пор J + J N сил под J
М3=Мс пор J “Г ^DW] -Мейл ПОД 3>
(52)
(53)
где Nc пор; и Мс пор; — составляющие перерезывающей силы и из-
гибающего момента от сил тяжести судна порожнем, Ndvj и
Mpwj— составляющие перерезывающей силы и изгибающего мо-
мента ОТ наГруЗОК, ВХОДЯЩИХ В ДеДВеЙТ, Асил под 3 И Л4С11л под j —
составляющие перерезывающей силы и изгибающего момента от
действия сил поддержания.
Составляющие изгибающих моментов и перерезы-
вающих сил от сил тяжести судна порожнем для каж-
дого контролируемого сечения являются постоянными,
они рассчитываются при проектировании судна и при-
водятся в судовой документации.
§ 26. КОНТРОЛЬ ОБЩЕЙ прочности судов
СРЕДНЕГО ТОННАЖА
При контроле общей прочности судов среднего тон-
нажа длиной ориентировочно 140—180 м принимается
допущение, что для возможных вариантов загрузки
судна прочность корпуса по перерезывающим силам
всегда обеспечена, а изгибающие моменты достигают
наибольшего значения в районе миделевого сечения.
Поэтому общую продольную прочность для таких судов
контролируют только по изгибающим моментам на
миделе.
Условия обеспечения прочности корпуса:
(54)
где [AfJ и [М2] — допустимые значения изгибающих моментов в
миделевом сечении при прогибе и перегибе.
Подставляя в (54) значение изгибающего момента
из (53), получают условия обеспечения прочности в
развернутом виде:
[Mi]^Afc nop + Tfnw—^Чсил под^[А42]. (55)
Если выбрать порядок расчета изгибающего момен-
та в миделевом сечении (учет внешних нагрузок, рас-
104
положенных ib нос от миделя или в корму от него) и
перенести Л4СПор и ЛГсилпод в левую и правую части не-
равенств, то они примут вид
[Afi] — AfHc пор + А1нсил подip- —
------------- AfHc П0р + А4НСИЛ ПОД-
Левая часть первого и правая часть второго из
полученных неравенств состоят из суммы двух постоян-
ных величин [Л1] и Л1нСПор и третьего слагаемого
сил под, зависящего от посадки судна. Их удобно
представить в графической форме, ограничив таким
образом область допустимых пределов изменения изги-
бающего момента на миделе от нагрузок, входящих
в дедвейт судна. Такой документ носит название диа-
граммы контроля прочности (рис. 33).
На диаграмме по оси абсцисс отложен дедвейт DW
или водоизмещение судна D, а по оси ординат — сум-
ма моментов Мнх = ^тгх1х](хг) =M*DWlg, которую вы-
числяют в таблице загрузки судна, суммируя только
положительные моменты Мх (функция т](х) = 1 при
х>0 и г|(х) =0 при х^О). Ограничительные кривые
построены для трех условий плавания судна: на ти-
хой воде в порту, ограниченного волнения на рейде,
наиболее неблагоприятного волнения в рейсе. При их
расчете учтены дополнительные изгибающие моменты,
действующие на корпус судна на волнении.
Для учета влияний дифферента на величину состав-
ляющей изгибающего момента от действия сил поддер-
жания в нижней части диаграммы нанесены кривые
постоянных значений дедвейта и постоянных дифферен-
тов. Пунктирными линиями на диаграмме показаны
кривые постоянных значений стрелок прогиба Д
При проверке прочности корпуса ,в таблице загрузки
судна по заданному грузовому плану рассчитывают
дедвейт и сумму моментов Л4НХ. После определения
параметров посадки в нижней части диаграммы отме-
чают точку пересечения кривых, соответствующих рас-
считанным дедвейту и дифференту судна, и через нее
проводят вертикальную линию. На оси ординат откла-
дывают Л4НХ и через полученную точку проводят гори-
зонталь. Точка пересечения вертикали с горизонталью
характеризует напряженное состояние корпуса. По ее
положению на диаграмме можно судить о выполнении
105,
Нис. 33. Диаграмма контроля прочности (построенная с учетом диф-
ферента)
условий -прочности, виде прогиба корпуса и величине
стрелки прогиба.
На диаграмме, изображенной на рис. 33, точка А
соответствует загрузке судна с £>№=12 000 т, d~
=—1,5 м, Л4нх=12 500 тс-м, корпус имеет допустимый
прогиб, стрелка прогиба f~ —4 см. Точка В соответст-
вует перегибу корпуса, который допустим только на
106
Рис. 34. Диаграмма контроля прочности (построенная без учета
дифферента)
тихой воде (например, при грузовых операциях в пор-
ту), но не недопустим при выходе в рейс. Точка С со-
ответствует недопустимому прогибу корпуса.
На некоторых судах (например, типа теплохода
«Герои-Панфиловцы») диаграмма контроля прочности
построена без учета дифферента. При ее расчете нера-
венство (55) записывают дважды, вычисляя изгибаю-
щие моменты в миделевом сечении по внешним нагруз-
кам, расположенным в нос от миделя и в корму от
него,
поР + AfHn IV -А1НСИЛ ПпдСЕ-И’]?.
пор + А1к/)гг —АГксил под^[ЛЫ.
Просуммировав записанные выражения и разделив
суммы пополам, получают условия прочности:
[ ( инс nop~r AfKc пор)/2+ (Л4нр w 4-
+ AfKBw)/2 - ( МНСИ7 ПОД 4" AfKCH7 под) /2^[ V2],
где составляющие изгибающего момента представлены
средними арифметическими значениями моментов со-
ответствующих нагрузок, расположенных в нос и в кор-
му от миделя В этом случае ооредненное значение
момента от действия сил поддержания не зависит от
дифферента и определяется только осадкой судна (или
его водоизмещением, или дедвейтом), а дтя расчета
MDW можно использовать формулу = S |тгхг|/2*
где вертикальные линии обозначают, что суммирование
статических моментов масс нагрузок, входящих в дед-
вейт, ведется по модулю, т е без учета знаков Расчет
MDW выполняют в таблице загрузки Перенося Л4СПоР и
Мсилпод в левую и правую части неравенств, получают
выражения для ограничительных кривых диаграммы
Диаграмма контроля прочности, построенная без
учета дифферента, имеет вид, изображенный на рис 34.
По оси абсцисс на диаграмме откладывают водоизме-
щение или дедвейт судна, а по оси ординат полусумму
или сумму модулей статических моментов масс нагру-
зок, входящих в дедвейт Точки А, В и С на диаграмме
соответствуют загрузке судна с допустимым прогибом*
с перегибом, допустимым при грузовых операциях в
порту на тихой воде, и с недопустимым прогибом
§ 27 КОНТРОЛЬ ОБЩЕЙ ПРОЧНОСТИ
КРУПНОТОННАЖНЫХ СУДОВ
На крупнотоннажных судах, имеющих большую
длину (ориентировочно свыше 180—200 м), особенно
велика опасность нарушения общей продольной проч-
ности корпуса из-за нерационального размещения гру-
зов Известны случаи, когда при неправильной загруз-
ке корпус судна разламывался на две части даже при
стоянке у причала на тихой воде Многочислены слу-
чаи появления трещин и остаточных деформаций При
планировании загрузки и особенно проведения грузо-
вых операций контролю и обеспечению общей прочности
108
крупнотоннажных судов должно уделяться самое серь-
езное внимание
Условия прочности корпуса на этих судах могут
нарушаться не только по изгибающим моментам, но и
по перерезывающим силам Кроме того, эпюра изги
бающих моментов может иметь несколько экстремумов,
значительно смещенных от миделя Поэтому на круп-
нотоннажных судах общая прочность контролируется
по перерезывающим силам и изгибающим моментам
в нескольких поперечных сечениях по длине корпуса
Обычно контролируемые сечения назначают в плоско
стях поперечных переборок
Условия обеспечения прочности для ] го контроли-
руемого сечения записывают в виде неравенств
Таким образом для каждого из выбранных сечений
необходимо по принятому грузовому плану рассчитать
перерезывающую силу и изгибающий момент и срав-
нить их с допустимыми значениями
Для вычисления перерезывающих сил и изгибающих
моментов в сечении j могут быть использованы выра-
жения
N3 — Nc пор j + Sg/flY] (Хг •— Х3) — Л^сил под j, (^6)
Mj = МС пор j+Sg’/Tli (Хг — Xj) Т) (хг — Х3) — ЛТсил под ъ (57)
где
Усил ПОД 3 — kgp\L
п 1 (0 г + (0 г + 1
•
г=о 2
((D п +1 СО п )
(58)
г =0
СО г + 0) г +1 /2(0 г + СОг+ 1
2 ^3((0г+(0г + 1)
<0п+ (СОп + 1 —
(59)
где р — фактическая плотность морской воды, g — ускорение сво
бодного падения, k — коэффициент, учитывающий влияние высту
пающих частей, AL=L/20 — теоретическая шпация, сог — погружен
ная площадь t го теоретического шпангоута, определяемая при
заданной посадке судна по масштабу Бонжана, х3 — абсцисса / го
контролируемого сечения, п — номер б нижайшего теоретического
шпангоута, расположенного в нос от j го контролируемого сечения
109
В выражениях (56) — (59) расчет ведется по на-
грузкам, расположенным в нос от контролируемого се-
чения Величины TVcnopj, МСПор7, [ЛД и [Л1]7 являются
постоянными для каждого контролируемого сечения,,
их рассчитывают при проектировании судна л приводят
в судовой Инструкции по контролю прочности Состав-
ляющие изгибающих моментов и перерезывающих сил
от нагрузок, входящих в дедвейт, для каждого контро-
лируемого сечения рассчитывают в табличной форме
Основную сложность представляет расчет составля-
ющих изгибающих моментов и перерезывающих сил от
действия сил поддержания Так как непосредственное
вычисление по (58) и (59) очень трудоемко, то в Инет
рукцию по контролю прочности включают вспомога-
тельные графики или таблицы, с помощью которых по
водоизмещению судна и дифференту можно определить
значения искомых составляющих
Объем контроля прочности различен для судов раз-
ных типов и серий Так, на танкерах типа «Крым»
прочность контролируется по и М в шести попереч-
ных сечениях, на танкерах типа «Победа» — в восьми,
на ролкерах типа «Капитан Смирнов» — в пяти, на
лихтеровозах типа «Алексей Косыгин» •— в восьми.
Но во всех случаях трудоемкость расчетов с использо-
ванием Инструкции по контролю прочности велика, и
они занимают 4—8 ч для одного варианта загрузки
судна Поэтому на крупнотоннажных судах для конт-
роля прочности, как правило, используют различные
вычислительные средства, созданные на базе микропро-
цессорной техники
§ 28 ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЛЯ КОНТРОЛЯ
ОБЩЕЙ ПРОДОЛЬНОЙ ПРОЧНОСТИ
Для оперативного расчета и контроля параметров
прочности и других мореходных качеств судна разра
ботаны различные технические средства На судах
среднего тоннажа большое распространение получили
моделирующие приборы Первыми из них были прибо
ры графомеханического типа, в которых использована
диаграмма для контроля прочности Поясним принци
пы их работы на примере прибора Мэррея для оценки
прочности и дифферента
ПО
В приборе Мэррея диаграмма для контроля проч-
ности нанесена на вращающийся валик, угол поворота
которого моделирует водоизмещение судна Вдоль об-
разующей цилиндрического валика на нити перемеща-
ется шарик, модетируя сумму мод\тей моментов масс
нагрузок, входящих в дедвейт Поворот валика и пере-
мещение нити с шариком происходят при вводе загруз-
ки отдельных помещений Положение бусинки относи-
тельно кривых на диаграмме определяет напряженное
состояние судна Аналогично на диаграмме осадок
носом и кормой моделируется посадка судна
Широко распространены на транспортных судах
моделирующие приборы, работающие по принципу
электрической аналогии К ним относятся отечествен-
ные приборы ПВЗС (прибор выбора загрузки судна)
и УПВЗОС (унифицированный прибор выбора загруз-
ки и остойчивости судна), польские «Перкоз», шведские
«Лодикатор» и «Сталодикатор», получившие наиболь-
шее распространение на мировом транспортном флоте.
Все перечисленные приборы собраны по уравновешен-
ной мостиковой схеме одно плечо мостика образовано
постоянными сопротивлениями, а во втором последова-
тельно подключены переменные сопротивления, вели-
чина которых моделирует загрузку отдельных поме-
щений
«Лодикатор» смонтирован в корпусе, имеющем фор-
му прямоугольного параллелепипеда, настенного или
настольного изготовления На лицевой панели прибо-
ра размещены рукоятки набора грузового плана, объе-
диненные по группам помещений кормавые цистерны
запасов, носовые цистерны запасов и балласта, цент-
ральные грузовые таики, бортовые грузовые танки В
верхней части панели размещены выключатель пита-
ния, предохранитель, переключатель рода рабрт, руко-
ятки «Дедвейт», «Напряжение», «Дифферент», «Коррек-
тор», микроамперметр и кнопки «Грубо» и «Точно» для
его подключения (рис 35)
При работе с прибором попоротом рукояток, соот-
ветствующих отдельным помещениям, задают их за-
гружу, моделируя грузовой план судна Затем поворо-
том рукоятки «Дедвейт» уравновешивают сопротивле-
ние плеч мостика, добиваясь установки в нулевое поло-
жение стрелки микроамперметра Величину дедвейта
определяют по положению соответствующих рукояток
Рис. 35. Прибор выбора загрузки судна (типа «Лодикатор»)
(их обычно две — рукоятка «Грубо» для ступенчатой
и рукоятка «Точно» для плавной регулировки). После
определения дедвейта можно проверять прочность или
определять дифферент судна. Для контроля прочности
переключатель рода работ устанавливают в положение
«Напряжение», нажатием (кнопки подключают микро-
амперметр и поворотом рукоятки «Напряжение» уста-
навливают стрелку микроамперметра в нулевое поло-
жение. На рукоятке нанесена шкала с отмеченными
областями прогибов и перегибов, и красной краской
выделены зоны недопустимых напряжений при перегибе
или прогибе. У рукоятки на панели прибора нанесена
риска, по положению шкалы рукоятки относительно
этой риски судят об изгибе корпуса и о выполнении
условий прочности (если риска оказывается в пределах
красной зоны, это свидетельствует о недопустимых на-
пряжениях в корпусе). Дифферент судна определяют
аналогично.
Приборы типа «Сталодикатор», предназначенные
для сухогрузных судов, позволяют определять и мета-
центрическую высоту, направленную на влияние сво-
бодной поверхности жидкости в цистернах.
Предпринимались неоднократные попытки создать
и для крупнотоннажных судов аналогичные электриче-
ские моделирующие приборы, позволяющие контроли-
ровать прочность в нескольких поперечных сечениях
корпуса по изгибающим моментам и перерезывающим
силам, но распространения они не получили.
112
На крупнотоннажных судах для (расчета парамет-
ров мореходных качеств, в том числе и параметров
прочности, используют приборы, созданные на базе
микропроцессорной техники, или портативные програм-
мируемые микрокалькуляторы, программы для которых
разрабатываются береговыми организациями или непо-
средственно на судах.
На многих судах установлены специализированные
компьютеры фирмы «Кокумс», «Лодмастер D50», G70,
«Лодмастер СЗО» и др., предназначенные для распето
и проверки загрузки судна. Они выпускаются в на-
стольном и портативном переносном вариантах Рас-
смотрим их возможности на примере прибора «Лод
мастер D50», установленного на судах типа «Юли\с Фу-
чик», «Джон Рид» и др. Прибор настольного тя •«*
размером 470x270x200 мм, массой около 9 кг вклю-
чает микропроцессор, клавиатуру для ввода исходны^
данных, дисплей для отображения результатов распето
и печатающее устройство для их документировать ,
смонтированные в общем корпусе (рис. 36). Программы
и данные по судну хранятся в постоянном запоминаю
щем устройстве. Клавиши управления расположены на
наклонной панели прибора двумя отдельными г
ми: одна группа состоит из цифровых к 1авиш, а вги, зч
служит для ввода различных команд.
Грузовой план судна вводится с клавиатуры набо-
ром кода помещения, массы размещаемого в нем груза
Рис. 36. Прибор «Лодмастер D50»
8—1050
ИЗ
и аппликаты его ЦТ. По мере ввода загрузки поме-
щений в правой части дисплея высвечиваются нараста-
ющее значение дедвейта, осадки судна носом и кормой,
метацентрическая высота, изгибающий момент и пере-
резывающая сила в заданном контролируемом сечении
в процентах от допустимого значения В левой части
дисплея на фоне изображенного на стекле схематиче-
ского продольного разреза судна светоизлучающими
диодами в дискретных точках высвечивается кривая
изгибающих моментов или перерезывающих сил в за-
висимости от заданной команды. Там же нанесена ли-
ния их предельно допустимых значений. По команде
оператора введенной грузовой план и рассчитанные
значения дедвейта, параметров посадки, остойчивости
и прочности могут быть отпечатаны на специальной
электрочувствительной металлизированной бумаге пе-
чатающим устройством. Отечественных аналогов таких
приборов пока нет.
Некоторые крупнотоннажные суда оборудованы
системами комплексной автоматизации судовождения,
навигации и грузовых операций, разработанными на
базе судовой ЭВМ. Первенцем отечественных систем
подобного типа явился комплекс «Бриз», установленный
на танкерах «Крым» и «Победа», ролкерах типа «Ка-
питан Смирнов». Дальнейшее развитие идеи автомати-
зации получили в комплексе «Бирюза», состоящем из
отдельных блоков-модулей, одним из которых является
модуль контроля мореходности «Бирюза-КМ». Он
включает в себя дисплей с клавиатурой, алфавитно-
цифровое печатающее устройство, микропроцессор,
блок постоянной внешней памяти и блок питания.
Модуль «Бирюза-КМ» предназначен для составле-
ния и контроля грузового плана, введенного операто-
ром, моделирования процесса грузовых операций и до-
кументирования результатов расчета. Для некоторых
типов судов (лихтеровозов «Алексей Косыгин» и
«Севморпуть», танкеров типа «Победа» — на части
судов этой серии установлен комплекс «Бирюза», рол-
керов типа «Сергей Киров») математическое обеспече-
ние модуля позволяет решать задачу составления гру-
зового плана в автоматизированном режиме. Операто-
ром вводится список грузов, предъявленных для пере-
возки, желаемые параметры посадки судна и характе-
ристики планируемого рейса, после чего в автоматиче-
114
и аппликаты его ЦТ. По мере ввода загрузки поме-
щений в правой части дисплея высвечиваются нараста-
ющее значение дедвейта, осадки судна носом и кормой,
метацентрическая высота, изгибающий момент и пере-
резывающая сила в заданном контролируемом сечении
в процентах от допустимого значения В левой части
дисплея на фоне изображенного на стекле схематиче-
ского продольного разреза судна светоизлучающими
диодами в дискретных точках высвечивается кривая
изгибающих моментов или перерезывающих сил в за-
висимости от заданной команды. Там же нанесена ли-
ния их предельно допустимых значений. По команде
оператора введенной грузовой план и рассчитанные
значения дедвейта, параметров посадки, остойчивости
и прочности могут быть отпечатаны на специальной
электрочувствительной металлизированной бумаге пе-
чатающим устройством. Отечественных аналогов таких
приборов пока нет.
Некоторые крупнотоннажные суда оборудованы
системами комплексной автоматизации судовождения,
навигации и грузовых операций, разработанными на
базе судовой ЭВМ. Первенцем отечественных систем
подобного типа явился комплекс «Бриз», установленный
на танкерах «Крым» и «Победа», ролкерах типа «Ка-
питан Смирнов». Дальнейшее развитие идеи автомати-
зации получили в комплексе «Бирюза», состоящем из
отдельных блоков-модулей, одним из которых является
модуль контроля мореходности «Бирюза-КМ». Он
включает в себя дисплей с клавиатурой, алфавитно-
цифровое печатающее устройство, микропроцессор,
блок постоянной внешней памяти и блок питания.
Модуль «Бирюза-КМ» предназначен для составле-
ния и контроля грузового плана, введенного операто-
ром, моделирования процесса грузовых операций и до-
кументирования результатов расчета. Для некоторых
типов судов (лихтеровозов «Алексей Косыгин» и
«Севморпуть», танкеров типа «Победа» — на части
судов этой серии установлен комплекс «Бирюза», рол-
керов типа «Сергей Киров») математическое обеспече-
ние модуля позволяет решать задачу составления гру-
зового плана в автоматизированном режиме. Операто-
ром вводится список грузов, предъявленных для пере-
возки, желаемые параметры посадки судна и характе-
ристики планируемого рейса, после чего в автоматиче-
114
По ним и ориентируются, планируя размещение грузов.
Необходимость в контроле местной прочности может
возникнуть при перевозке тяжеловесов и других грузов,
передающих на палубу нагрузку, отличающуюся от
равномерно распределенной, принятой в нормах. Для
особенно сложных случаев перевозок разрабатывают
специальные проекты, в остальных случаях решения
принимаются на судне, и они должны быть подкрепле-
ны хотя бы приближенным расчетом, если прочность
конструкции вызывает сомнение.
Для проверки прочности конструкции в судовых
условиях более приемлем сравнительный метод, кото-
рый заключается в определении максимальных значений
сил или изгибающих моментов, которые возникнут в
конструкции под действием расчетной нагрузки, и
сравнении их с силами или моментами, возникающими
в этой конструкции под действием допустимой или
нормативной нагрузки (предполагается, что прочность
судна удовлетворяет требованиям Регистра СССР).
При использовании сравнительного метода рекоменду-
ется выбирать упрощенные схемы балок. Хотя боль-
шинство балок в составе судовых перекрытий являются
многопролетными неразрезными, при приближенном
расчете отдельные их части можно рассматривать в
качестве однопролетных с соответствующей заделкой
концов. Изгибающие моменты могут быть рассчитаны
по правилам, изложенным в § 25, или определены с
помощью справочников по сопротивлению материалов
или строительной механике корабля [22]. Максимальный
изгибающий момент
Mm ах= ftlQl,
где tn — коэффициент (см. рис. 37); Q — суммарная нагрузка на
балку; / — проелт балки.
Пример 10. Допустимая нагрузка на люковое закрытие состав-
ляет 2 т/м2. Размер люковых крышек 9,2 X 2,1 м. Определить,
можно ли установить на люковое закрытие в диаметральной плос-
кости вдоль судна тяжеловес массой 50 т и длиной 6 м.
Суммарная допустимая нагрузка на люковое закрытие
Q-2,0-9,2-2,1 = 38,22 т.
Нагрузка, передаваемая на закрытие тяжеловесом, составит
Q* = 50-2,l/6= 17,5 т.
Считаем эту нагрузку сосредоточенной посередине длины за-
крытия, так как такой вариант ее загрузки является наихудшим
(ошибка делается в безопасную сторону).
В качестве расчетной схемы люкового закрытия под действием
1 IB
/п* 0,126
Рис. 37. Схема нагрузки двухопорных балок
/77 = О, 065
допустимой нагрузки примем балку, загруженную равномерно рас-
пределенной нагрузкой и шарнирно-опертую по концам (рис. 37, а),
т=0,125, а для случая размещения тяжеловеса — такую же балку,
но загруженную сосредоточенной силой, приложенной посередине
длины балки (рис. 37, б), zn*=0,250.
M=miQ/g =0,125 *38,22-9,2-9,81=431 кН-m;
117
M* = nrQ'lg=O,250-17,5-9,2-9,81 = 395 кН-м (множизель g
включен в расчетные формулы, так как размерность изгибающих
моментов в СИ в кН-м, а нагрузка на балку задана в тс?
Так как ЛТ = 431 кН-м>Л4* = 395 кН-м, прочность люковых за-
крытий при установке тяжеловеса будет обеспечена.
Кроме сравнительного метода, для оценки местной
прочности конструкции может быть применен прямой
метод проверки прочности по допускаемым напряжени-
ям, хотя он и более трудоемок. При использовании этого
метода также выбирают расчетную схему балю и опре-
деляют максимальное значение изгибающего момента,
возникающего в балке под действием заданной нагруз-
ки. Затем определяют наибольшие нормальные напря-
жения в конструкции:
где W — момент сопротивления поперечного сечения балки и срав-
нивают их с допустимыми значениями, проверяя выполнение нера-
венства о<;[о]=/гат, [о]— допустимое напряжение; от — предел
текучести материала, из которого изготовлена конструкция k— ре-
дукционный коэффициент, задаваемый для отдельных судовых
конструкций Нормами прочности (для грузовых палуб 4 = 0,6, для
водонепроницаемых переборок &=0,8).
Самым трудоемким при расчете является определе-
ние момента сопротивления балки совместно с присое-
диненным пояском настила. Ширина присоединенного
пояска принимается равной меньшей из двух величин
(&i + &2)/2 и Z/6, где I — пролет балки; Ьх и Ь2 — от-
стояние балки от ближайших связей, расположенных
по обе стороны от нее.
IF—//zmax,
где I — момент инерции площади поперечного сечения ба пки отно-
сительно ее нейтральной оси; zmax — отстояние от нейтральной оси
балки до наиболее удаленных волокон поперечного сечения.
Следует отметить, что при расчете прямым методом
его результаты существенно зависят от правильности
выбора расчетной схемы балки.
Пример 11. Решить задачу, рассмотренную в предыдущем при-
мере, если допустимая нагрузка на люковое закрытие неизвестна,
а поперечное сечение крышки показано на рис. 38. Определить до-
пустимую нагрузку на люковое закрытие, если оно изготовлено из
судостроительной стали с пределом текучести от = 355 МПа
(3600 кгс/см2).
Расчет / ведем по табл. 9, рассматривая люковое закрытое как
единую балку. Собственные моменты инерции стенок выч^ляем по
118
формуле /0 —35/is/12, а собственными моментами инерции настила
и полок пренебрегаем ввиду их малости.
Отстояние нейтральной оси поперечного сечения закрытия от
основания:
2=5/4 = 5650/301 = 18,8 см = гтаХ;
1=С — 52/4=141 300—5650/301 = 35 200 см4,
W=//гт ах=35 200/18,8=2025 см3.
Максимальный изгибающий момент, действующий в люковом
закрытии при погрузке тяжеловеса, Л1 = 395 кН-м.
а=М/Г=395-10-3/(2025-10-б) = 195 МПа (1990 кгс/см2)
[о]='0,6от=0,6-355=213 МПа (2170 кгс/см2).
Так как а=195 МПа<[о]=213 МПа, то прочность люковсго
закрытия при погрузке тяжеловеса будет обеспечена.
Таблица 9. Расчет момента инерции поперечного сечения балки
Наименование связи Размер, см Площадь сече- ния S, см2 Отстояние ЦТ । от основания, 1 см Графа 3 X гра- фу 4, см3 Графа 4 во 2-й степени, см2 ЛАомент инерции связи относи- тельно основа- ния, см4 Собственный момент инерции, см4
1 2 3 4 5 6 7 8
Присоеди- 210X0,8 168 27 4540 729 122500 —
ненный поя- сок Стенки 25X1X3 75 14,1 1060 199 14900 3900
Полки 12X1,6X3 57,6 0,8 46 0,64 — —
Сумма А= = 301 5 = = 5650 С= 141 300
119
Предельно допустимое значение изгибающего момента опреде-
лим, решая относительно М неравенство
= 2 1 3 103 2 025 10~6=431 кН м (4390 м v
Предельно допустимая равномерно распределенная ум мерная
нагрузка на люковое закрытие Q = MHml) = 431/(0 125 9 21 = 37 4
(381 тс)
Допустимая \дельная нагрузка на тюковое закрытие , = Q .8-=
= 37,4/(9,2 2,1) = 1 94 кН/м2 (198 т/м9)
При работе пиллерсов, стоек, подпорок сжатие
лимитирующей часто оказывается не прочность, с устой-
чивость Допустимую нагрузку, при 'которой пиллерсы
сохраняют у -топ тивость, если они оперты п концам
без заделки, можно определить по [3]
л 1я ста in
[Р] = 4120/ PH кгс)
л 1я дерева
[?]= 118/ PH (121 1 кгс)
1 лава 5 ПРИМЕНЕНИЕ МИКРОКАЛЬКУЛЯТОРОВ
ДЛЯ РАСЧЕТА МОРЕХОДНЫХ КАЧЕСТВ У ДН А
§ 30 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЧИКРОКАЛЬКУЛЯТ 3ОВ
НА ТРАНСПОРТНЫХ СУДАХ
Расчеты посадки и остойчивости, а также общей
прочности судов среднего тоннажа с помощью судовой
документации не представляют особой сложности Они
регулярно выполняются при составлении предваритель-
ного грузового плана, при (контроле мореходных качеств
по фактической загрузке судна на начало л конец
рейса и являются привычными для судоводителей Но
их проведение связано с большим объемом вычислении
и занимает много времени Составление же грузовою
плана ведется, (как (правило, ib условиях дефицита
времени, особенно на современных специализированных
судах, поэтому часто принимается один из первых рас-
смотренных вариантов загрузки судна, для которого
параметры посадки удовлетворяют заданию, проц-
120
ность и остойчивость не нарушают нормативных требо-
вании При ручном расчете из-за недостатка времени
не может даже ставиться вопрос о просмотре и анали-
зе значительного количества различных вариантов раз
мешения грузов с целью выбора наивыгоднейшего из
них, а тем более о доставлении оптимального грузового
плана Трудоемки и другие судовые эксплуатационные
расчеты
В 70 х гг во всех областях инженерной дэяте 1ьно-
сти, в том числе и на флоте, получили широкое раопро
странение электронные микрока 1ьку 1яторы [7], исполь-
зование которых значительно повысило скорость вы-
числении и снизило вероятность ошибок Особенно по-
пу лярными стали простые в обращении, надежные и
недорогие, массово выпускаемые отечественной про-
мышленностью и зарубежными фирмами бзспрограм-
мные микрокалькуляторы, имеющиеся практически у
каждого специалиста, работа 'которого связана с прове-
дением вычислений Диапазон возможностей этих мик-
рокальку ыторов обширен —• от арифметических дейст-
вий до автоматического вычисления элементарных или
часто встречающихся функций по заданным значениям
аргументов и возможности хранения промежуточных
результатов вычислений в специальных регистрах па-
мяти При использовании этих микрокалькуляторов на
судах расчеты ведут по схемам, обычны\1 для ручных
расчетов, а при решении несложных типовых задач —
по специально разработанным клавишным алгоритмам
В случае многократно повторяющихся расчетов
более удобно применение программируемых микрокаль-
куляторов, позволяющих проводить вычисления по за-
ранее составленной программе, введенной в память
микрокалькулятора, для заданных оператором исходных
данных Промышленностью выпускаются несколько
моделей программируемых микрока тькуляторов
«Электроника БЗ 21», «Электроника БЗ 34», «Электро-
ника МК-54» и др Две последние модели полностью
программно совместимы и вполне пригодны для реше-
ния судовых эксплуатационных задач Они имеют про
граммную память емкостью 98 шагав и запоминающее
устройство с произвольной выборкой, состоящее из
14 регистров памяти, а также стековую память из 4 ре-
гистров, пасть которой может использоваться для
краткосрочного хранения промежуточных резу льтатов
19 ।
Входной язык сравнительно высокого уровня и доволь-
но развитый словарный запас определяются символами
операторов, указанными на клавиатуре. В его состав,
входят операторы алгебраических и тригонометрических
функций, условных и (безусловных переходов, что позво-
ляет составлять сложные, разветвленные программы
Серьезным недостатком микрокалькуляторов типа
«Электроника» являются отсутствие внешних носителей,
памяти и ее защиты при отключении питания Поэтому
после перерыва в работе и повторного включения мик-
рокалькулятора приходится заново вводить программу
расчета с клавиатуры, на что вместе с контролем пра-
вильности ввода уходит 3—5 мин. Частично лишен
указанных недостатков микрокалькулятор «Электрони-
ка МК-52», имеющий энергонезависимую память емко-
стью до 512 шагов.
Программируемые микрокалькуляторы применяются
практически во всех отраслях народного хозяйства, для
них разработано много стандартных программ [26],
которые с успехом можно использовать при решении
различных судовых задач и при подготовке исходных,
данных для вычислений по специализированным про-
граммам.
Структура программ расчета мореходных качеств
судна на программируемых микрокалькуляторах опре-
деляется их техническими возможностями. Ограничен-
ный объем адресной памяти большинства калькулято-
ров не позволяет ввести в их память характеристики
корпуса и судовых помещений. Поэтому при проведе-
нии расчетов для определения некоторых величин ис-
пользуют судовые документы, аргументами для входа
в которые служат промежуточные результаты расчетов
При увеличении объемов программной и адресной па-
мяти микрокалькуляторов ряд постоянных величин,
характеризующих особенности конкретного судна, и
функциональных зависимостей, задаваемых в виде ко-
эффициентов аппроксимирующих полиномов, может
вводиться в запоминающее устройство, что позволит
сократить обращения к документам при проведении
расчетов и повысит их оперативность Другим направ-
лением совершенствования используемых программ
является отказ от традиционной методики расчетов,
применяемой при ручных вычислениях с помощью»
судовой документации, и разработка специальных »ме-
122
тодов и алгоритмов решения задач, которые учитыва-
ют специфику и возможности вычислительных уст-
ройств
Так дзя крупнотоннажных судов, параметры проч-
ности которых должны контролироваться в нескольких
поперечных сечениях корпуса, более целесообразно при
использовании вычислительной техники расчет посадки
выполнять не по общепринятой методике, описанной в
§ 5, а по масштабу Бонжана, записанному в памяти
ЭВМ, который можно использовать также и для вычис-
ления составляющих изгибающих моментов и перерезы-
вающих сил от действия сил поддержания. Такой под-
ход позволит сократить общий используемый объем
памяти вычислительного устройства, обычно являющий-
ся для микрокалькуляторов лимитирующим, и повысить
точность результатов расчета.
Технические возможности микрокалькуляторов, как
отечественного так и особенно зарубежного производст-
ва, постоянно расширяются за счет совершенствования
их конструкции и подключения к ним дополнительных
технических средств. В качестве внешнего накопителя
адресной и программной памяти в некоторых моделях
могут использоваться кассетные магнитофоны, подклю-
чаемые при помощи штепсельного разъема. Возможно
также подключение печатающих устройств для записи
результатов расчета или включение портативного мик-
рокалькулятора (обычно реализуется в настольных
моделях). Все это значительно расширяет возможности
использования микрокалькуляторов на транспортных
судах для решения различных эксплуатационных зада!
и расчета параметров мореходных качеств судна
§ 31. РАСЧЕТ ПОСАДКИ, ПРОЧНОСТИ
И ОСТОЙЧИВОСТИ СУДНА НА МИКРОКАЛЬКУЛЯТОРЕ
«ЭЛЕКТРОНИКА БЗ-34»
При составлении грузового (плана судна и расчете по
нему параметров посадки, прочности и остойчивости
основной объем вычислений приходится на расчет водо-
измещения D и статических (моментов Mz и S | тгх, |
в таблице загрузки судна. Эти (вычисления, а также
последующее определение осадок носом и нормой, ме-
123
тацентрической высоты, плеч статической и динамиче-
ской остойчивости могут быть выполнены по разрабо-
танной программе с помощью микрокалькулятора
«Электроника БЗ-34»
Исходными данными для расчета служат во до из
щение судна порожнем Do и его статические моменты
и Л420, засылаемые /в память микрокалькулятора
Отдельные статьи нагрузки судна задают вводом в
стековую (память их массы тг и координат ЦТ хг и z/f
после чего на индикаторе отображается нарастающее
значение водоизмещения, а в выделенных регистрах
памяти формируются нарастающие значения моментов
МХ} Mz и S|mpo| Для расчета параметров посадки в
стековую память вводят осадку судна Т, абсциссу ЦВ
хс и момент М, дифферентующий судно на 1 м, опреде-
ленные для рассчитанного водоизмещения по грузовой
шкале и кривым плавучести и начальной остойчивости
Для расчета метацентрической высоты /в стоковую
память (вводят аппликату метацентра zm, также опреде
ленную по кривым плавучести и начальной остойчиво-
сти, и суммарную поправку на влияние свободной по-
верхности жидких грузов 2ЛАПД для расчетной комбина-
ции судовых цистерн Последовательно 'вводя по за
просу микрока лькулятора (на индикаторе ©ысвечива
ется (величина расчетного угла крена) значения плеч
формы, (снятые с пан токарен для углов крена 10, 20, 30°
и т д , рассчитывают плечи статической и динамиче-
ской остойчивости ((величины плеч статической остойчи-
вости в программе рассчитываются по формуле
1 = Гф — 2g-sin0)
Для корректировки грузового плана на любом эта-
пе расчета можно (вернуться к вводу отдельных статен
нагрузки, при этом массу снимаемых трузав вводят со
знаком минус При завершении расчета грузового плана
прочность корпуса проверяют по диаграмме контроля
прочности, в которую следует входить с водоизмещени
ем D, а также суммой модулей моментов масс дейдвей
та 2 |тл|
Использование программы осво(бождаэт от непосред-
ственных вычислений и значительно сокращает (время
составления грузового плана Программа расчета по
садки, прочности, а также остойчивости судна на мик
рокалькуляторе «Электроника БЗ-34» приведена р
табл 10
124
Таблица 10 Программа расчета посадки, прочности
и устойчивости судна на микрокалькуляторе «Электроника БЗ-34»
Шаг 1 Команда § Итог Шаг Команда 5 Итог Шаг ' Команда ' — о * о
00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 ИП 8 П5 ИП 9 П6 Сх ПЗ ИП 7 П4 С/П Ш Рз по XY П2 X ИП 5 + П5 ИП 1 ИП 2 X ИП 6 + П6 НПО Ех<0 28 1-1 ИП 2 X ИП 3 68 45 69 46 ОГ 43 67 44 50 41 25 40 14 42 12 65 10 45 61 62 12 66 10 46 60 5[ 28 О 1 62 12 63 О0 31 32 33 34 35 36 37 33 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 6[ 62 63 64 65 4- ПЗ ИП 2 ИП 4 + П4 С/П 09 П1 В ИП 4 X ИП 5 ИП1! ПС 2 t ИПС + С/П ИП 6 + ИП 4 П1 С/П Сх 10 43 62 64 10 44 50 5Е 09 25 41 25 64 12 65 11 OL 61 13 4[ 02 13 И ОЕ 6[ 10 50 66 10 64 13 41 11 50 ОГ D тн ^испр 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 95 95 96 ПО ПА пв 1 0 ипо + по С/П ХУ Fsin ИП 1 X г ИП А ИПВ + + ПА 0 0 8 7 X ХУ пв С/П БП 69 40 4- 4L 01 00 60 10 40 50 14 1[ 61 12 11 ОЕ 6- 6L 10 10 4— 00 0- 00 08 07 12 14 4L 50 51 69 9 1
125
Инструкция по работе с программой
1 . Включить микрокалькулятор. Переключатель Ь/г
установить в положение Г '(градусы).
2 . Нажатием (клавиш F, ПРГ (перевести микрокаль-
кулятор <в «режим программирования. При этом ib пра-
вой части индикатора высвечиваются цифры 00 — но-
мер шага программы, (который можно ввести в програм-
мную память.
3 . С клавиатуры последовательно ввести программу
в память микрокалькулятора, нажимая (соответствую-
щие клавиши операций На индикаторе при этом изме-
няются значения счетчика шагов программы и высве-
чиваются коды соответствующих операций, по которым
можно контролировать правильность ввода программы.
4 . Нажатием клавиш F, АВТ перевести микрокаль-
кулятор в расчетный режим
5 Ввести исходные данные для расчета в следую-
щие регистры адресной памяти*
водоизмещение судна порожнем в регистр 7 на-
жатием клавиши П7;
статический момент уИх0 в (регистр 8 нажатием кла-
виши П8;
(статический момент М70 в регистр 9 нажатием кла-
виши П9
6 Нажать клавиша В/О, С/П, На индикаторе вы-
светится значение Do Микрокалькулятор готов к работе.
7 Ввести в регистры стековой памяти характери-
стики ой статьи нагрузки хг, zt, нажимая после
набора каждой из первых двух (величин ктавишу f.
8 Нажать клавишу С/П Через 7—8 с на индикато-
ре высветится нарастающее значение 'водоизмещения
судна Одновременно ib регистрах адресной памяти 3—
6 формируются значения S | mtXi |, D, MXf Mz.
Ввести характеристики следующей статьи нагрузки
в соответствии с пунктом 7. Для снятия нагрузки ее мас-
су ввести со знаком минус
На любом этапе расчета величины D, Мх,
Mz можно вызвать на индикатор нажатием клавиш
ИП 3, ИП 4, ИП 5 или ИП 6 соответственно.
9 Для вычисления осадок судна носом и кормой
ввести в стековую память определенные по рассчитан**
ному водоизмещению D осадку Г, абсциссу ЦВ хс,
момент, дифферентующий судно на 1 м, М и цифру О,
126
наживая после набора каждой из первых трех величин
клавишу
10 . 'Нажать клавишу С/П. На индикаторе высветит-
ся значение Тн. Для вызова на индикатор Тк нажать
клавишу XY.
И. Для расчета поправленного значения метацент-
рической высоты внести в стековую память аппликату
метацентра zm и суммарную поправку нажимая
после ввода первой (величины клавишу |
12. Нажать клавишу (С/П. На индикаторе высветит-
ся значение Лиспр.
13. Нажать клавишу С/П. На индикаторе высветит-
ся число 10 — значение угла крена в градусах, для
которого надо набрать <с клавиатуры величину плеча
формы Гф.
14. Нажать клавишу С/П. На индикаторе высветит-
ся значение I для 0=10°. Для вызова на индикатор
величины плеча динамической остойчивости Id нажать
клавишу XY.
15. После нажатия клавиши С/П на индикаторе
высветится очередное значение угла крена 0 = 20°, для
которого надо набрать с клавиатуры величину плеча
формы и повторить расчет в соответствии с п. 14 на-
стоящей Инструкции.
16. Если для определения плеч статической остойчи-
вости используется универсальная диаграмма, то для
расчета плеч динамической остойчивости надо «обну-
лить» содержимое адресного регистра 1 нажатием кла-
виш Сх} Ш, установить программу на 65 шаг нажатием
клавиш БП 65, а затем выполнить действия в соответ-
ствии с указаниями пп. 13—15 настоящей Инструкции.
При нажатии клавиши С/П высветится число 10,
ввести I для 0=10°, нажать клавишу С/П — высветит-
ся нажать клавишу XY — высветится Id для 0=10°.
Нажать клавишу С/П — высветится число 20 и т. д
17 Если после расчета параметров посадки или
остойчивости судна возникает необходимость в коррек-
тировке грузового плана, то программу следует устано-
вить на шаг 09 нажатием клавиш БП 09, а затем вы-
полнять расчет в соответствии с п. 7 и последующими
настоящей Инструкции.
18. Для расчета нового варианта грузового плана
перейти к п 6 настоящей инструкции.
127
Таблица 11. Порядок расчета посадки, прочности
и остойчивости судна на микрокалькуляторе «Электроника Б3р4»
Ввод величин Команда Индикация результатов расчета г Примечание
Do - 700 ЛК;=70 М =9000 П 7 П 8 И 9 Рвод исходных данных — характеристик судна тю рожнем
В/О, С/П 7OO = Do
т =200 х = —5 Zi ~ 4 t t С/П 900 = D Ввод характеристик i й дгатьи нагрузки
ИП 5 ИП 6 ИП 3 ИП 4 гД II о II II 9 со о о II 0)000 1 00 о о I СМ о Вызов содержимого ре- гистров 3—6 адресной памяти
— QY о t t t С/П XY 3 188 = 4011 = Тк Расчет параметров по садки судна
Zm — 4 Ь 21/п =90 1 388=Лис пр Расчет метацентрической высоты
/'ф = 0 78 (для 0=10°) Гф= 1 52 (для 0 = 20°) С/П С/П XY С/П С/П XY С/П 10=0 0 222 =1 0 0193 = ld 20 = 0 9421 =1 0 0753 = С 30=9 Расчет птеч статической В динамической остойчи вости
Пример расчета посадки, прочности и остойчивости
судна на микрокалькуляторе «Электроника БЗ-34»
приведен в табл 11 Он может быть использова/н в ка-
честве тестового примера дтя проверки правильности
работы (программы
128
32 РАСЧЕТ АВАРИЙНОЙ ПОСАДКИ СУДНА
НА МИКРОКАЛЬКУЛЯТОРЕ «ЭЛЕКТРОНИКА БЗ 31»
Расчет аварийной посадки судна, (выполняемый на
типовом бланке с иопользо(ванием судовой документа
ции, методика которого описана в § 19, занимает 15-—
25 мин для одного варианта затопления, iho и это вре-
мя может быть значительно сокращено при использо-
вании программируемого микрокалькулятора «Электро-
ника БЗ 34» Программа расчета аварийной посадки
представлена ib табл 12 При работе с программой,
так же как и при ручном счете, используются диаграм
ма осадок носом и кормой и чертеж размещения грузов,
с помощью которых определяются промежуточные рас
четные величины
Инструкция по работе с программой
1—4 Включить микрокалькулятор и ввести в его
память программу расчета аварийной посадки, как это
описано в пп 1—4 Инструкции по работе с программок
в (предыдущем параграфе
5 Ввести в регистры адресной па/мяти постоянные
величины характеризующие судно и его загрузку в
неповрежденном состоянии
расчетную длину L в регистр 7 нажатием кла-
виш П7,
водоизмещение D в ретистр 8 нажатием клавиш П8,
статический момент Мх ib регистр 9 нажатием кла-
виш П9
6 Нажать клавиши В/О, С/П На индикаторе вы-
светится цифра 1 Микрокалькулятор готов к работе
7 При затоплении двух отсеков ввести в адресную
память характеристики одного из аварийных отсежо®
объем отсека th по уровень t\ в регистр 4 нажатием
клавиш П4
коэффициент проницаемости отсека цаВ1 (при затоп-
лении по вровень 6) ib регистр 5 нажатием клавиш ПЗ,
абсциссу ЦТ объема отсека xaBi в регистр 6 нажа
тием клавиш П6
При одноотсечном затоплении «обнулить» содержи-
мое регистра 5 адресной памяти нажатием клавиш
Сх П5
9-Ю50
129
Таблица 12. Программа расчета аварийной посадки судн;
на микрокалькуляторе «Электроника БЗ-34»
га W
S я
га га S о га га S о га й
3 о S4 о S В X В о X
00 1 01 F? 61 ИПС 61
01 ПО 40 33 25 62 пв 4[
02 С/П 50 1,Л«1 63 ИП2 62
03 XY 14 61 ПЗ 43
04 П1 41 65 ипд 6Г
34 с/п 50 D 66 БП 51
35 И 67 02 02
05 Ру 25 36 FBx 0 68 ИПД 6Г
37 XY 14 69 — И
38 ИПА 6- 70 ИПС 61
06 х 12 39 ИП7 67 71 14
07 ПА 4— 40 — 13 72 —- 13
08 х 12 41 0 00 73 ипд 6Г
09 10 ИП4 ИП5 64 65 42 43 5 0- 05 74 75 X 12 0L
И х 12 44 + 10 76 ИПА 6—
12 t ИПА 0Е 45 х 12 76 Х5 14
13 6— 46 + 10 78 ЕВъ 12
14 + 10 47 ИП1 61 79 0
15 ПС 4[ 48 XY 14 80 БП 51
49 — 11 81 26 26
& 50 ипо 60 82 ИП8 68
• 25 51 Fx = 0 5Е 83 + 10
16 Fv 52 57 57 84 85 XY ИП9 14 69
17 18 ИП6 66 12 53 F) 25 86 87 88 -г XY В/О 10 14 52
19 + 10
20 21 П2 ИПС 42 6[ 54 С/П 50 А/2 89 25
22 13 55 БП 51
23 ПА 4- 56 68 68
24 25 ИП2 ИПС 62 6[ 57 58 Сх по ОГ 40 90 Q1 ипв 6L 10
26 27 28 29 30 31 32 ПП(1) 82 ипо Fx=0 33 ПП(2) 89 53 82 60 5Е 33 53 89 59 60 Fi пд 25 4Г 92 93 94 95 96 97 + XY ИПЗ + XY ИПО В/О IV 14 63 10 14 60 52
130
8. Ввести в .регистры стековой памяти характеристи-
ки второго из затапливаемых отсеков хав2, Иав2, отстоя-
ние выбранного уровня от основной плоскости t\ и объ-
ем второго аварийного отсека v% ino уровень t\9 нажи-
мая посте набора 'каждой из первых трех величин кла-
вишу |
При одноотсечном затоплении характеристики ава-
рийного отсека вводятся только «в стековую память.
9 Нажать клавишу С/П, На индикаторе высветит-
ся значение Dx водоизмещения судна при затоплении
аварийных отсеков по уровень t\. Для вызова на инди-
катор статического момента Afxi водоизмещения судна
относительно плоскости мидель-шпангоута нажать кла-
вишу XY.
10. Для рассчитанных значений D{ и Мх\ по диа-
грамме осадок судна носом и кормой определить осад-
ки ГИ1 и Гк1 и ввести их в стековую память, нажав
после набора THi клавишу f.
И. Нажать клавишу С/П. На индикаторе высветит-
ся значение невязки А/ь
12. Задаться уровнем Z2 (при A^i<0 /2>Л; подроб-
ные рекомендации по выбору уровней приведены в
§ 19), определить по чертежу размещения грузов при-
ращения объемов аварийных отсеков Aui и Ау2 при пе-
реходе от уровня t\ к уровню h и вывести характери-
стики первого отсека в адресную память.
Aoi в регистр 4 нажатием клавиш П4;
p/asi в регистр 5 нажатием клавиш П5
x'asi в регистр 6 нажатием клавиш П6.
Величины р/аВ1 и х'ав1 повторно вводят в регистры
5 и 6, если они изменяются при переходе от первого
уровня (трюм) ко второму ’(твиндек). Если /г<^ь то
Аг?! вводится со знаком минус.
13. Ввести в стековую память характеристики вто-
рого аварийного отсека х'ав2, р/авг, ^2 и Av2, нажимая
после ввода каждой из первых трех величин клавишу f.
14. Нажать клавишу С/П. На индикаторе высветит-
ся значение Z)2 водоизмещения судна при затоплении
аварийных отсеков по уровень /2. Для вызова на инди-
катор статического момента МХ2 водоизмещения судна
относительно плоскости мидель-шпангоута нажать кла-
вишу XY
15. Для рассчитанных значений D2 и Мх% по диа-
грамме осадок судна носом и кормой определить осад-
9
131
Таблица 13. Порядок расчета аварийной посадки
при одноотсечном затоплении на микрокалькуляторе
______________«Электроника БЗ-34»_______________
Ввод величины Команда Индикация результатов расчета Примечания
А =144,6 £>=19 750 Мх= —24 400 П7 П8 П9 Ввод исходных ха- рактеристик неава- рийного судна
В/О, С/П 1 Готовность к рабо- те
Сх, П, 5 О Одноотсечное за- топление
Хав= —6,12 [1ав ” 0,5 /1 = 9,46 v = 5000 з/п ГУ 2250=01 —39 700=Мп Ввод данных и расчет в первом приближении
Ли = 9,56 Ю,20 t С/П —0,447 . =А/1 Расчет невязки первого приближе- ния
✓Сав = —6,35 p/а в = 0,7 /2=И,0 Ду =1000 ( :/п ГУ 22 950 = D2 —44 145 = Ях2 Ввод данных и расчет во втором приближении
Тн2=9,79 Тк2= 10,48 t С/П 0,834 .. =Д/2 Расчет невязки второго приближе- ния
С/П XY 22 494 = £>ав —41 250=/Ихав Тнав = 9,65 М Ткав=10,30 М Расчет характери- стик аварийного судна Определены по диаграмме осадок носом и кормой
ки ГН2 и ТК2 и ввести их в стековую память, нажав
после набора ГН2 'клавишу
16. Нажать клавишу С/П. На индикаторе высветит-
ся значение невязки
17. Нажать клавишу С/П. На индикаторе высветит-
ся значение DBB водоизмещения аварийного судна при
затоплении заданных отсеков. Для вызова на индика-
132
Таблица 14 Порядок расчета аварийной посадки
при двухотсечном затоплении на микрокалькуляторе
«Электроника БЗ-34»
Ввод величины Команда Индикация рез\ штатов расчета Примечания
L = 144,6 £=17 880 — 17 ООО П7 П8 П9 Ввод исходных дан- ных — характеристик неаварийного судна
В/О, С/П 1 Готовность к работе
с r1 = 2O25 Р а в 1 — 0,5 А а в 1 — 40,87 П4 П5 П6 Ввод характеристик первого аварийного отсека (по уровень fl)
А а в2 = 21,58 Ра в2 “ 0,65 /1 = 9,46 а в2 ~ 2595 С/П ХУ 20 579=7?! 60 780=ЛД1 Ввод характеристик второго аварийного отсека (по уровень /1) и расчет в первом приближении
Ли = 11,30 Гк 1 = 7,46 t С/П —0,68=Д/1 Расчет невязки перво- го приближения
Aui = 650 Рав 1 — 0,70 Ав 1 = 40,97 П4 П5 П6 Ввод характеристик первого аварийного отсека (по уровень
X ав2 = 21,91 Р ав2==0,75 /2=Н До2=500 t t t с/п XY 21 409=£»2 87 638=/W.v2 Ввод характеристик второго аварийного отсека (по уровень /2) и расчет во вто- ром приближении
Тн2= 12,22 Тв2=7,33 С/П 0,13 = Д/2 Расчет невязки второ- го приближения
с/п ХУ 21 276=£ав 83 335=44Хав Т"на в = 12,07 м, Уна в = 7,37 м Расчет характеристик аварийного судна Определены по дне грамме
'СЗ
тор 'статического момента Жав водоизмещения аварий-
ного судна относительно (плоскости мидель-шпангоута
нажать клавишу XY.
18. Для (рассчитанных значений £>ав и Жав по диа-
грамме осадок носом и кормой определить осадки Тиав
и Гнав аварийного судна при затоплении заданных
отсеков.
Для расчета аварийной посадки судна при затопле-
нии других отсеков начать расчет с п. 6.
Примеры расчета аварийной посадки теплохода
«Герои-Панфиловцы» на микрокалькуляторе «Электро-
ника БЗ-34» при одно- и двухотсечном затоплении
представлены в табл. 13 и 14. Они могут быть исполь-
зованы также для проверки правильности работы про-
граммы в качестве тестовых примеров. Исходные дан-
ные для расчета приняты те же, что в аналогичных
примерах, рассмотренных в § 20. Некоторое расхожде-
ние в величинах невязки первого приближения при рас-
чете двухотсечного затопления на микрокалькуляторе
и при ручном счете вызвано тем, что в программе вы-
числение абсциссы общего ЦТ затопленных отсеков
из-за ограниченности программой памяти выполнится
по приведенным объемам, а не по приведенным площа-
дям. Допускаемая при этом погрешность мало влияет
на конечный результат расчета.
§ 33. ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ НА ТРАНСПОРТНЫХ
СУДАХ
Во второй половине 80-х гг. на транспортных судах
начали устанавливать персональные компьютеры (ПК).
Это небольшие по размерам настольные вычислитель-
ные устройства, состоящие из клавиатуры и системного
блока с микропроцессором, блоком питания и специаль-
ными устройствами для постоянного хранения информа-
ции — накопителями на жестком и гибком магнитном
диске, а иногда и на магнитной ленте. К системному
блоку в качестве постоянных периферийных устройств
подключены графический цветной или монохромный
дисплей, позволяющий выводить на экран как символь-
ную, так и графическую информацию, и принтер. Кроме
134
того, имеется возможность подключения дополнитель-
ных периферийных устройств, предназначенных для
облегчения процесса ввода информации (например,
устройства для перемещения курсора на экране по
Сложным кривым, различных графоповторителей, руч-
ного курсора и т. д.), объединения отдельных ПК в вы-
числительные сети и передачи информации непосредст-
венно от ПК через системы связи (в судовых условиях
для этих целей может быть использована система
спутниковой связи).
ПК относительно дешевы, компактны, обеспечивают
высокое быстродействие и, самое главное, обладают
огромными объемами как оперативной, так и внешней
памяти. Накопители на жестких несъемных магнитных
дисках типа «Винчестер» размерами не более 90Х150Х
Х170 мм имеют объем памяти в 20—60 Мбайт, а ис-
пользование накопителей на гибких магнитных дисках
позволяет создавать библиотеки прикладных программ
практически неограниченного объема. Большие резервы
памяти дают возможность так организовать работу на
ПК, чтобы пользователь обходился без каких-либо до-
полнительных инструкций — все необходимые поясне-
ния и рекомендации могут быть в любой момент време-
ни получены на экране дисплея.
Начальной задачей, которая программируется для
судового ПК, обычно является составление грузового
плана оператором в диалоговом режиме и расчет пара-
метров мореходных качеств судна по составленному,
введенному или хранящемуся в оперативной памяти ПК
грузовому плану. Несмотря на ординарность этой зада-
чи, технические возможности ПК позволяют значитель-
но усовершенствовать ее решения: при вводе любой
статьи нагрузки на экране дисплея могут оперативно
индицироваться откорректированные значения пара-
метров посадки, прочности и остойчивости судна; объем
индицируемой на экране вспомогательной информации,
используемой оператором при составлении грузового
плана (расположение, объемы и координаты ЦТ объе-
мов судовых помещений, статические моменты массы
принимаемого груза относительно координатных плос-
костей и т. д.) может корректироваться оператором по
его желанию; составленный грузовой план может инди-
цироваться на экране и выводиться на печать как в
табличной, так и в графической форме; отдельные груп-
135
пы грузов, принятые на борт судна или подлежащие
выгрузке в заданном порту, могут окрашиваться одним
цветом при их изображении на планах палуб или про-
дольном разрезе судна; из общего списка принятых к
перевозке грузов могут делаться выборки по любому
признаку, заданному оператором. Таким образом, со-
вершенное, тщательно продуманное программное обес-
печение ПК для решения задачи составления грузового
плана судна в диалоговом режиме обеспечит макси-
мальные удобства для его использования оператором и
позволит ему оперативно просматривать несколько воз-
можных вариантов загрузки судна, выбирая среди них
лучший.
Дальнейшим развитием задачи составления грузо-
вого плана при ее решении на ПК может стать автома-
тизированное размещение по судовым помещениям
предъявленных к перевозке грузов, запасов на задан-
ный рейс, необходимого балласта для обеспечения суд-
ну заданной посадки и требуемых или нормируемых
параметров прочности и остойчивости. Логическим за-
вершением этого направления должно стать создание
комплекса программ для составления грузового плана
на заданный рейс в автоматическом режиме и оптими
зация грузового плана по заданному параметру. Неко-
торые из перечисленных задач в упрощенной форме,
регламентированной ограниченными возможностями ис-
пользовавшейся вычислительной техники, уже реали-
зованы в системах комплексной автоматизации судо-
вождения («Бриз», «Бирюза» и других).
Только при использовании ПК получит удовлетво-
рительное решение задача расчета непотопляемости при
планировании загрузки судна и при получении им
повреждения в рейсе. Перед выходом судна в рейс
могут оперативно рассчитываться параметры аварий-
ной посадки и остойчивости для случаев затопления
каждого из судовых отсеков, а также каждой пары
смежных отсеков и выдаваться рекомендации по кор-
ректировке грузового плана для повышения непотопляе-
мости судна. В случае аварийной ситуации в рейсе по
введенным в ПК номерам поврежденных помещений и
характеристикам динамики поступления забортной воды
или изменения посадки судна любой момент времени
могут быть рассчитаны параметры посадки и остойчи-
вости судна и выданы конкретные, технически обосно-
пы грузов, принятые на борт судна или подлежащие
выгрузке в заданном порту, могут окрашиваться одним
цветом при их изображении на планах палуб или про-
дольном разрезе судна; из общего списка принятых к
перевозке грузов могут делаться выборки по любому
признаку, заданному оператором. Таким образом, со-
вершенное, тщательно продуманное программное обес-
печение ПК для решения задачи составления грузового
плана судна в диалоговом режиме обеспечит макси-
мальные удобства для его использования оператором и
позволит ему оперативно просматривать несколько воз-
можных вариантов загрузки судна, выбирая среди них
лучший.
Дальнейшим развитием задачи составления грузо-
вого плана при ее решении на ПК может стать автома-
тизированное размещение по судовым помещениям
предъявленных к перевозке грузов, запасов на задан-
ный рейс, необходимого балласта для обеспечения суд-
ну заданной посадки и требуемых или нормируемых
параметров прочности и остойчивости. Логическим за-
вершением этого направления должно стать создание
комплекса программ для составления грузового плана
на заданный рейс в автоматическом режиме и оптими
зация грузового плана по заданному параметру. Неко-
торые из перечисленных задач в упрощенной форме,
регламентированной ограниченными возможностями ис-
пользовавшейся вычислительной техники, уже реали-
зованы в системах комплексной автоматизации судо-
вождения («Бриз», «Бирюза» и других).
Только при использовании ПК получит удовлетво-
рительное решение задача расчета непотопляемости при
планировании загрузки судна и при получении им
повреждения в рейсе. Перед выходом судна в рейс
могут оперативно рассчитываться параметры аварий-
ной посадки и остойчивости для случаев затопления
каждого из судовых отсеков, а также каждой пары
смежных отсеков и выдаваться рекомендации по кор-
ректировке грузового плана для повышения непотопляе-
мости судна. В случае аварийной ситуации в рейсе по
введенным в ПК номерам поврежденных помещений и
характеристикам динамики поступления забортной воды
или изменения посадки судна любой момент времени
могут быть рассчитаны параметры посадки и остойчи-
вости судна и выданы конкретные, технически обосно-
непотопляемости и специальные учебные программы по
различным разделам судоводительских дисциплин.
Благодаря большим резервам памяти, удобным про-
граммам для корректировки набранного текста, а также
возможности его тиражирования, ПК целесообразно
использовать для перевода на безбумажную технологию
ведения судовой канцелярии. С его помощью можно
оперативно вести и размножать при необходимости
судовые роли, различные ведомости и списки, вести
учет приема, наличия и расхода снабжения и сменно-
запасных частей, составлять заявки на их получение
и вести всю необходимую документацию.
Наличие у ПК внешних носителей памяти в виде
гибких магнитных дисков позволяет организовать раз-
работку и отладку отдельных программ как непосредст-
венно на судне, так и в различных береговых организа-
циях. Замена и корректировка программ может осу-
ществляться оперативно без ущерба производственной
деятельности судна, что открывает широкие перспекти-
вы для наращивания и постоянного совершенствования
судовой библиотеки программ для ПК-
Решение перечисленных, а также многих других
задач (например, задач по контролю и управлению
работой судовых технических средств и силовой уста-
новкой) откроет широкие перспективы для применения
ПК.
Несомненно, что ПК и другая микропроцессорная
техника в ближайшие годы займут ведущее место в
качестве вычислительных устройств и средств автома-
тизации на транспортных судах.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Аксютин Л. Р. Грузовой план судна. Мл Транспорт, 1976.
112 с.
2. Афонин 3. М., Бекенский В. В., Белан Ф. Н. и др.
Теория и устройство судов. М. — Л.: Транспорт, 1965, 372 с.
3. Бекенский Б. В. Практические расчеты мореходных ка-
честв судна. Мл Транспорт, 1974. 264 с.
4. Белозеров Г., X а б ур В. Расчет остойчивости — на пле-
чи ЭВМ//Морской флот. 1986. № 9. С. 38—39.
5. Благовещенский С. И., Холодилин А. Н. Справоч-
ник по статике и динамике корабля. Т. 1. Л.: Судостроение, 1975.
333 с.
6. Иванов Л., Писклюков В. Повысить эффективность и
безотказность//Морской флот. 1986. № 10. С. 16—17.
7. Кондрашихин В. Т., Долгочуб В. Т. Применение мик-
рокалькуляторов на судах. Мл 1981, 32 с. (Сер. «Судовождение и
связь». Экспресс-информ./ЦБНТИ ММФ; Вып. 7 (142).
8. Магу л а В. Э., Друзь Б. И., Кулагин В. Д. Теория и
устройство судов. Мл Морской трансп., 1963. 496 с.
9. Магула В. Э., Москаленко А. Д. Оборудование мор-
ских судов для безопасной перевозки зерна. Мл Транспорт, 1981,
166 с.
10. Мельник В. Н., Кучер Ю. П. Алгоритм и программа
расчета аварийной посадки судна на ЭКВМ «Электроника БЗ-34».
Мл 1984, с. 15—21. (Сер. «Безопасность мореплавания». Экспресс-
информ./В/О «Мортехинформреклама»; Вып. 9 (169).
И. Найденов Е. В. Контроль посадки и остойчивости судна,
Мл Транспорт, 1983. 142 с.
12. Петров В. А. Методика определения в иностранных пор-
тах количества принятого груза по осадке судна. Мл 1983, с. 11—22.
(Сер. «Технология морских перевозок». Экспресс-информ./В/О «Мор-
техинформреклама»; Вып. 9 (121).
13. Временные нормы прочности морских судов / Регистр СССР.
Лл Транспорт, 1979.
14. Правила классификации и постройки морских судов / Ре-
гистр СССР. Лл Транспорт, 1985. 928 с.
15. Правила перевозки зерна / Регистр СССР. Лл Транспорт,
1980. 48 с.
16. Сборник нормативно-методических материалов / Регистр
СССР. Книга первая. Л.: Транспорт, 1979.
17. Рябченко В. К. Уточнение расчета водоизмещения по
139
осадке судна. М.: 1987, с. 21. (Сер. «Техническая эксплуатация
флота». Экспресс-информ./В/О «Мортехинформреклама»; Вып. 18
(662).
18. Сборник правил перевозки и тарифов морского транспорта
СССР. Мл ЦРИА Морфлот, 1979. 56 с.
19. Севастьянов Н. Б. О возможности контроля за остой-
чивостью судов на море по периоду бортовой качки // Теоретические
и практические вопросы остойчивости и непотопляемости морских
судов / Регистр СССР. Л.: Мор. трансп. 1963. С. 83--101.
20. С и з о в В. Г., Большаков В. С. О динамике действия
шквала на судно // Теоретические и практические вопросы остойчи-
вости и непотопляемости морских судов / Регистр СССР. Л.: Мор.
трансп. 1963. С. 52—57.
21. Сизов В. Г. Расчет аварийной посадки в судовых усло-
виях. М.: 1984, с. 5—14. (Сер. «Безопасность мореплавания». Экс-
пресс-информ./В/О «Мортехинформреклама», Вып. 9 (169).
22. Справочник по строительной механике корабля./ Бой-
цов Г. В., Палий О. М., Постнов В. А., Чувиковский В. С. Т. 1. Л.:
Судостроение, 1982. 376 с.
23. Справочник по теории корабля. Т. 2. Под ред. Я. И. Вонг-
кунского. Л.: Судостроение, 1985. 440 с.
24. Требования к оперативной информации о непотопляемости
морских сухогрузных судов. М.. В/О «Мортехинформреклама, 1986.
44 с.
25. Типовая информация об остойчивости и прочности грузового
судна. М.: ЦРИА Морфлот, 1979, 92 с.
26. Т р о х и м е н к о Я. К., Л ю б и ч Ф. Д. Инженерные расчеты
на микрокалькуляторах. Киев: Техшка, 1980. 384 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предислов ле............................................................................... 3
Глава 1. Плавучесть и расчеты посадки судна .... 5
§ 1. Основные понятия плавучести .... 5
§ 2. Определение водоизмещения судна по за-
данной посадке 8
§ 3. Поправки к водоизмещению, определен-
ному по грузовой шкале......................13
§ 4. Расчет водоизмещения и координат цент-
ра тяжести судна............................17
§ 5. Расчет посадки судна при произвольной
загрузке...............................21
§ 6. Масштаб Бонжана.......................22
§ 7. Диаграммы осадок носом и кормой . . 28
§ 8. Расчет посадки судна при приеме или пе-
ремещении малого груза ........................................................ 30
Глава 2. Остойчивость......................................................................33
§ 9. Основные понятия остойчивости ... 33
§ 10. Учет влияния свободной поверхности
жидкости на остойчивость...................................................37
§ И. Диаграммы статической и динамической
остойчивости ............................. 39
§ 12. Решение задач о накренении судна ио
диаграммам статической и динамической
остойчивости ............................................................. 47
§ 13. Нормирование остойчивости........................54
§ 14. Информация об остойчивости, расчет и про-
верка остойчивости на судне .... 57
§ 15. Изменение остойчивости при приеме малого
груза, балластировка судна ............................................... 61
§ 16. Остойчивость судов, перевозящих сыпучие
грузы......................................................................63
§ 17. Зехнические средства контроля остойчивости
и других мореходных качеств судна . . 68
Глава 3. Непотопляемость...................................................................72
§ 18. Основные понятия непотопляемости . . 72
§ 19. Два метода расчета непотопляемости . . 76
§ 20. Расче1 аварийной посадки с использовани-
ем судовой документации ........................ 80
§ 21. Расчет аварийной остойчивости .... 88
141
§ 22. Судовые документы для оперативной опен-
ки состояния поврежденного судна . 90
§ 23. Нормирование непотопляемости . . 96
Глава 4. Контроль прочности корпуса.........................98
§ 24. Основные понятия о прочности корпуса 98
§ 25. Расчет изгибающего момента и перерезы-
вающей силы в произвольном сечении кор-
пуса ......................................... .101
§ 26. Контроль общей прочности судов среднего
тоннажа.........................................101
§ 27. Контроль общей прочности крупнотоннаж-
ных судов............................... 108
§ 28. Технические средства для контроля общей
продольной прочности . . . .110
§ 29. Проверка местной прочности судовых кон-
струкций ...................................... 115
Глава 5. Применение микрокалькуляторов для расчета мо-
реходных качеств судна....................................120
§ 30. Использование микрокалькуляторов на
транспортных судах.............................. 129
§ 31. Расчет посадки, прочности и остойчивости
судна на микрокалькуляторе «Электроника
БЗ-34»..........................................123
§ 32. Расчет аварийной посадки судна на микро-
калькуляторе «Электроника БЗ-34» . . 129
§ 33. Перспективы использования вычислительной
техники на транспортных судах . . 131
Список литературы........................... .139*
Производственное издание
МЕЛЬНИК ВАЛЕРИИ НИКОЛАЕВИЧ
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ РАСЧЕТЫ МОРЕХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
СУДНА
Технический редактор Л. В. Воробьева
Корректор С. Б. Назарова
Корректор-вычитчик В. Т. Агеева
ИБ № 4145
Сдано в набор 06 03.89. Подписано в печать 15 01 90. Т-00012.
Формат 84Х1081/з2- Бум. тип. № 2. Гарнитура литературная. Высокая печать.
Уел. печ. л 7,56 Усл. кр.-отт. 7,77. Уч -изд л 7,68. Тираж 8000 экз.
Зак. 1050. Цена 40 коп. Изд. № 1-3-1/11-8 № 4788
Ордена «Знак Почета» издательство «Транспорт»,
103064, Москва, Басманный туп., 6а
Московская типография № 8 РППО «Союзбланкоиздат»
Государственного комитета СССР по печати,
107078, Москва, Каланчевский туп., 3/5