Головна

остійність

остойчивостью називається здатність судна, нахиленого дією зовнішніх сил з положення рівноваги, повертатися до стану рівноваги після припинення дії цих сил.

Нахилення судна можуть відбуватися під дією таких зовнішніх сил, як переміщення, прийом або витрачання вантажів, тиск вітру, дія хвиль, натяг буксирного троса і ін.

Остійність, яку судно має при поздовжніх наклонениях, вимірюваних кутами дифферента, називаютьпоздовжньої. Вона, як правило, досить велика, тому небезпеки перекидання судна через ніс або корму ніколи не виникає. Але вивчення її необхідно для визначення дифферента судна при впливі зовнішніх сил. Остійність, яку судно має при поперечних нахилах, вимірюваних кутами крену 6, називають поперечної.

Поперечна остійність є найважливішою характеристикою судна, що визначає його морехідні якості і ступінь безпеки плавання. При вивченні поперечної остійності розрізняють початкову остійність (при малих нахилах судна) і остійність на великих кутах крену. Початкова остійність. При крен судна на малий кут під дією будь-якої з названих зовнішніх сил відбувається переміщення ЦВ за рахунок переміщення підводного обсягу (рис. 149). Величина утворюється при цьому, що відновлює моменту залежить від величини плеча l = GK між силами

ваги і підтримки нахиленого судна. Як видно з малюнка, який відновлює момент Мв = Dl = Dh sin ?, де h - Піднесення точки М над ЦТ судна G, зване поперечної метацентрической висотою судна. Крапка М носить назву поперечного метацентра судна.

Мал. 149. Дія сил при крен судна

Метацентріческая висота є найважливішою характеристики остійності. Вона визначається виразом

h = zc + R - zg,

де zc - Піднесення ЦВ над ОЛ; r - Поперечний метацентричної радіус, т. Е. Піднесення метацентра над ЦВ; zg - Піднесення ЦТ судна над ОЛ.

значення zg визначають при розрахунку навантаження мас. наближено можна

прийняти (для судна з повним вантажем) zg = (0,654-0,68) Н, де Н - Висота борта на міделі.

значення zc и r визначають з теоретичного креслення або (для приблизних розрахунків) по наближеним формулам, наприклад:

де В - Ширина судна, м; Т - Осаду, м; ? - коефіцієнт повноти ватерлінії; ? - коефіцієнт загальної повноти; К - Коефіцієнт, що залежить від форми ватерлінії і її повноти і змінюється в межах 0,086 - 0,089.

З наведених формул видно, що поперечна остійність судна підвищується зі збільшенням В і ?; зі зменшенням Т і ?; з піднесенням ЦВ zc; з

зниженням ЦТ zg. Таким чином, більш остійності широкі суду, а також суду з низьким розташуванням ЦТ. При зниженні ЦТ, т. Е. При розташуванні більш важких вантажів - механізмів і обладнання - якомога нижче і при

полегшенні високорозташованих конструкцій (надбудов, щогл, труб, які з цією метою іноді виготовляють з легких сплавів) метацентрическая висота збільшується. І навпаки, при прийомі важких вантажів на палубу, обмерзання надводної частини корпусу, надбудов, щогл і т. П., Під час плавання судна в зимових умовах остійність судна зменшується.

досвід кренування. На побудованому судні початкову метацентричної висоту визначають (використовуючи метацентричної формулу остійності) дослідним шляхом - кренування судна, яке виробляють на кут 1,5-2 перенесенням з борту на борт заздалегідь зваженого вантажу. Схема досвіду кренування показана на рис. 150.

Мал. 150. Схема досвіду кренування.

1 - рейка з поділами; 2 - грузик і крилатка; 3 - ванна з водою або маслом; 4 - нитка значна; 5 - переносний кріпить вантаж

крениться момент Мкр викликається перенесенням вантажу Р на відстань у: Мкр = Ру. За метацентрической формулою остійності h = МKP/ D? (sin ? замінений величиною ? через малість кута крену ?). але ? = d / l, тому h = Pyl / Dd.

Значення всіх величин, що входять в цю формулу, визначають в процесі досвіду кренування. Водотоннажність знаходять розрахунковим шляхом по опадам, заміряних по маркам поглиблення.

На невеликих судах перенесення вантажу (чавунних чушок, мішків з піском і т. П.) Іноді замінюють перебіжками людей загальною масою близько 0,2-0,5% водотоннажності порожнього судна. Кут крену ? заміряють вагомі, опущеними в масляні ванни. Останнім часом вагомі замінюють спеціальними приладами, що дозволяють точно заміряти кут крену під час досвіду кренування (з урахуванням того, що відбувається при перенесенні вантажу розгойдування судна), - так званими інклінографамі.

За знайденою за допомогою досвіду кренування початковій метацентрической висоті розраховують за наведеними вище формулами положення ЦТ побудованого судна.

Нижче наведений приблизний значення поперечної метацентрической висоти для різних типів суден з повним вантажем:

h, м

Великі пасажирські судна ... 0,3-1,5

Середні і малі пасажирські судна. . . ... 0,6-0,8

Великі суховантажні судна ... 0,7-1,0

Середні ... ... 0,5-0,8

Великі наливні судна ... 2,0-4,0

Середні ... ... 0,7-1,6

Річкові пасажирські судна ... 3,0-5,0

Баржі ... ... 2,0-10,0

Криголами ... ... ... 1,5-4,0

Буксири ... ... 0,5-0,8

Рибопромислові суду ... 0,7-1,0

Остійність на великих кутах крену. У міру збільшення кута крену судна відновлює момент спочатку зростає (рис. 151, а-в), потім зменшується, стає рівним нулю і вже не перешкоджає, а, навпаки, сприяє подальшому нахиленню судна (рис. 151, г).

Мал. 151. Дія сил при накрененіі судна на великі кути

Так як водотоннажність D для даного стану навантаження залишається постійним, то відновлює момент Мв змінюється пропорційно зміні плеча l поперечної остійності. Ця зміна плеча остійності в залежності від кута крену 8 можна розраховувати і зображати графічно, у вигляді діаграми статичної остійності (Рис. 152), яку будують для найбільш характерних і небезпечних щодо остійності випадків навантаження судна.

Діаграма статичної остійності є важливим документом, що характеризує остійність судна. З її допомогою можна, знаючи величину чинного на судно крениться моменту, наприклад, від тиску вітру, що визначається за шкалою Бофорта (табл. 8), або від перенесення на борт вантажу, від прийнятих несиметрично ДП водяного баласту або запасів палива і т. П. , - знайти величину утворюється кута крену в тому випадку, якщо цей кут великий (більше 10 °). Малий кут крену обчислюють без побудови діаграми з поступовим зниженням метацентрической формулою.

Мал. 152. Діаграма статичної остійності

За діаграмою статичної остійності можна визначити початкову метацентричної висоту судна, яка дорівнює відрізку між горизонтальною віссю і точкою перетину дотичної до кривої плечей остійності на початку координат з вертикаллю, проведеної при куті крену, що дорівнює одному радіану (57,3 °). Природно, чим крутіше на початку координат крива, тим більше початкова метацентрическая висота.

Особливо корисна діаграма статичної остійності тоді, коли треба дізнатися кут крену судна від дії раптово прикладеної сили - при так званому динамічному дії сили.

Якщо на судно діє якась статично, т. Е. Плавно, без ривків, прикладена сила, то утворений нею крениться момент створює кут крену, який визначають по діаграмі статичної остійності (побудованої у формі кривої зміни відновлюють моментів D (Від кута крену) в точці перетину з кривою горизонтальної прямої, проведеної паралельно горизонтальній осі на відстані, рівному значенням крениться моменту (рис. 153, а). У цій точці (точка А) Крениться момент від дії статичної


табл.8

Характеристика вітру і морського хвилювання

 Швидкість тиск вітру на висоті 6 м над рівнем моря (шкала Бофорта)  Морське хвилювання (шкала IV Гідрографічної служби)
 бал  Найменування вітру  Швидкість вітру м / с  Тиск вітру МПа (кгс / м3 )  бал  характеристика хвилювання  Висота хвиль, м
 середня  при шквалі  середня  при шквалі
 ШтильТихийЛегкийСлабыйУмеренныйСвежийСильныйКрепкийОчень крепкійШтормСільний штормЖестокій штормУраган  0,0-0,50,6-1,71,8-3,33,4-5,25,3-7,47,5-9,89,9-12,412,5-15,215,3-18,218,3-21,521,6-25.125,2-29,0Более 29,0  1,03,26,29,613,617,822,226,831,636,742,047,553,0  0 (0,0) 2 (0,2) 9 (0,9) 22 (2,2) 44 (4,5) 77 (7,8) 123 (12,5) 184 (18,8) 265 (27,0) 366 (37,5) 501 (51,1) 671 (68,4) 878 (89,5)  1 (0,1) 8 (0,8) 30 (3,1) 74 (7,5) 147 (15,0) .252 (25,7) 392 (30,0) 573 (58,4) 798 (81,3) 1076 (109,7) 1407 (143,5) 1800 (183,5) 2246 (229,0)  III IIIIV VVIVIIVIIVIIIIXIX  ОтсутствуетСлабоеУмеренное ЗначітельноеЗначітельноеСільноеСільноеОчень сільноеОчень сільноеОчень сільноеІсключітельноеІсключітельное  0,00-0,250,25-0,75 0,75-1,251,25-2,002,00-3,503,50-6,006,00-8,50 8,50-11,00Более 11,0

сили дорівнює відновлював моменту, що виникає при накрененіі судна і які прагнуть повернути накрененное судно в вихідне, пряме, положення. Кут крену, при якому крениться і відновлює моменти рівні, і є шуканим кутом крену від статично прикладеної сили.

Якщо ж крениться сила діє на судно динамічно, т. Е. Раптово (порив вітру, ривок буксирного троса і т. П.), То викликається нею кут крену визначають по діаграмі статичної остійності іншим чином.

Мал. 153. Визначення кута крену від дії статично (а) І динамічно (б) Прикладеної сили

Горизонтальну лінію крениться моменту, наприклад від дії вітру при шквалі, продовжують вправо від точки А (рис. 153, б) до тих пір, поки відсікає нею площа ABC всередині діаграми не стане рівною площі AOD поза нею; при цьому кут крену (точка Е) відповідний положенням прямої ВС, Є шуканим кутом крену від дії динамічно прикладеної сили. Фізично це відповідає розі крену, при якому робота крениться моменту (графічно зображається площею прямокутника ODCE) Виявляється рівній роботі відновлює моменту (площа фігури ОБИДВА).

Якщо ж площа, обмежена кривою відновлюють моментів, виявиться недостатньою, щоб зрівнятися з площею фігури, обмеженою крениться момент поза нею, то судно перекинеться. Тому однією з головних характеристик діаграми, які свідчать про остійності судна, є її площа, яку обмежує кривої і горизонтальною віссю. На рис. 154 показані криві плечей статичної остійності двох судів: з великою початковою остойчивостью, але з малою площею діаграми (1) І з меншою початковою метацентрической висотою, але з більшою площею діаграми (2). Останнє судно здатне витримати сильніший вітер, воно більш остійності. Зазвичай площа діаграми більше у судна з високим надводним бортом і менше - з низьким.

Мал. 154. Криві статичної остійності судна з високим (1) і з низьким (2) надводним бортом

Остійність морських судів повинна відповідати Нормам остійності Регістру СРСР, які передбачають в якості основного критерію (званого «критерієм погоди») умова: перекидаючий момент Мопр, Т. Е. Мінімальний динамічно прикладений момент, який при одночасному впливі бортовий качки і найгіршою завантаженні викликає перекидання судна, не повинен бути менше динамічно прикладеного до судна крениться моменту Мкр від тиску вітру, т. е. К = Мопр/Мкр ? l, 00.

При цьому значення перекидального моменту знаходять по діаграмі статичної остійності за особливою схемою, а зіставляти з ним значення (в кН · м) крениться моменту (рис. 155) за формулою Мкр = 0,001Pв Sп zn, де Рв-тиск вітру, МПа або кгс / м2 (Визначається за шкалою Бофорта в стовпці «при шквалі» або по таблиці Регістру СРСР); Sn - Площа парусності (площа бічної проекції надводної частини судна), м2; zn - Піднесення центру парусність над ватерлінією, м.

При вивченні діаграми статичної остійності представляє інтерес кут, при якому крива перетинає горизонтальну вісь - так званий кут заходу. За Правилами Регістру у морських суден цей кут не повинен бути менше 60 °. Ці ж Правила вимагають, щоб максимальні значення відновлюють моментів на діаграмі досягалися при куті крену не менше 30 °, а максимальне плече остійності було б не менше 0,25 м у судів довжиною до 80 м і не менше 0,20 м - у судів довжиною більше 105 м.

Мал. 155. До визначення крениться моменту від дії сили вітру

при шквалі (площа парусності заштрихована)

Вплив рідких вантажів на остійність. Наявні в цистернах рідкі вантажі при неповному заповненні цистерн в разі способу судна переміщаються в бік нахилу. Через це в ту ж сторону переміщається ЦТ судна (з точки G0 в точку G), Що призводить до зменшення плеча відновлює моменту. На рис. 156 показано, як плече остійності l0 при обліку зміщення рідкого вантажу зменшується до l. При цьому, чим ширше цистерна або відсік, що мають вільну поверхню рідини, то більша, переміщення ЦТ і, отже, більше зменшення поперечної остійності. Тому для зменшення впливу рідких вантажів прагнуть зменшити ширину цистерни, а під час експлуатації - обмежити число цистерн, в яких утворюються вільні рівні, т. Е. Витрачати запаси не відразу з декількох цистерн, а по черзі.

Вплив сипучих вантажів на остійність. До сипучим вантажам відносять зерно всіх видів, вугілля, цемент, руду, рудні концентрати та ін.

Вільна поверхня рідких вантажів завжди залишається горизонтальною.

На відміну від них сипучі вантажі характеризуються кутом природного укосу, т. Е. Найбільшим кутом між поверхнею вантажу і горизонтальною площиною, при якому вантаж ще знаходиться в спокої і при перевищенні якого починається пересипання. У більшості сипучих вантажів цей кут знаходиться в межах 25-35 °.

Сипучі вантажі, завантажені на судно, характеризуються також пористістю, або скважістостью, т. Е. Співвідношенням обсягів, зайнятих безпосередньо частинками вантажу, і пустот між ними. Ця характеристика, що залежить як від властивостей самого вантажу, так і від способу його навантаження в трюм, визначає ступінь його усадки (ущільнення) під час транспортування.

Мал. 156. До визначення впливу вільної поверхні рідкого вантажу

на остійність

При перевезенні сипучих вантажів (особливо зерна) в результаті утворення пустот в міру їх усадки від тряски і вібрації корпусу під час рейсу, при різких або великих наклонениях судна під дією шквалу (перевищують кут природного укосу) вони пересипаються на один борт і вже не повертаються повністю до вихідного положення після випрямлення судна.

Кількість пересипати таким чином вантажу (зерна) поступово збільшується і викликає крен, який може привести до перекидання судна. Щоб уникнути цього приймають спеціальні заходи - укладають поверх насипаного в трюм зерна мішки з зерном (мешкованіе вантажу) або встановлюють в трюмах додаткові тимчасові поздовжні перебирання - шіфтінг-бордси (див. Рис. 154). При невиконанні цих заходів відбуваються серйозні аварії та навіть загибель суден. Статистика показує, що більше половини судів, які загинули через перекидання, перевозили сипучі вантажі.

Особлива небезпека виникає при перевезенні рудних концентратів, які при зміні їх вологості під час рейсу, на приклад при розморожуванні або запотівання, набувають високу рухливість і легко зміщуються до борту. Це ще мало вивчене властивість рудних концентратів стало причиною ряду важких аварій суден.



Попередня   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   Наступна

Енергетичні установки суден з електродвіженіем | валопровод | суднові рушії | Основні перетину корпусу | Довжина судна L. | теоретичне креслення | Вантажопідйомність | вантажомісткість | реєстрова місткість | Швидкість. Дальність плавання. автономність |

© 2016-2022  um.co.ua - учбові матеріали та реферати