Владивосток
УДК 629.12.073
ББК 39.42
С 178
Рецензенты:
д-р техн. наук Азовцев А.И.;
д-р техн. наук Москаленко А.Д.
ББК 39.42
С 178 Самсонов С.В. Остойчивость судна: уч. пос. Владивосток: Дальрыбвтуз, 2007. 81 с.
В учебном пособии, составленном в соответствии с программой обучения курсантов и студентов судоводительской специальности, приводятся основы теории, освещающие плавучесть, остойчивость и непотопляемость судна, обеспечивающие компетентность вахтенного помощника капитана морского судна по соответствующим функциям кодекса ПДМНВ.
Пособие предназначено для курсантов и студентов морских учебных заведений и судоводителей.
Ил. 42, табл. 10, библиогр. список – 9 назв.
Содержание
| Введение....................................................................................... 1. Координатные оси и посадка судна..................................... 1.1. Система координат............................................................. 1.2. Основные размерения судна............................................. 1.3. Форма корпуса судна………………………………………… 1.4. Посадка судна..................................................................... 2. Плавучесть............................................................................. 2.1. Условия вертикального равновесия судна....................... 2.2. Расчет водоизмещения и координат центра тяжести судна............................................................................................. 2.2.1 Теорема о координатах центра тяжести системы материальных тел…………………………………………………… 2.2.2 Таблица нагрузок…………………………………………….. 2.3. Расчет объемного водоизмещения и координат центра величины судна............................................................................ 2.4. Гидростатические кривые.................................................. 3. Остойчивость......................................................................... 3.1. Начальная остойчивость.................................................... 3.1.1 Схема образования восстанавливающего момента........ 3.1.2 Расчет метацентрических радиусов................................. 3.2 Некоторые практические расчеты остойчивости............. 3.2.1 Перемещение груза............................................................ 3.2.2 Прием/снятие малого груза................................................ 3.2.3 Подвешенный груз.............................................................. 3.2.4 Жидкий груз со свободной поверхностью......................... 3.3 Остойчивость при больших наклонениях......................... 3.4 Диаграмма статической остойчивости............................. 3.4.1 Точки диаграммы статической остойчивости................... 3.4.2 Начальная метацентрическая высота на ДСО................ 3.4.3 Построение диаграммы статической остойчивости......... 3.4.4 Практическое использование ДСО................................... 3.4.4.1 Поперечное перемещение (смещение) груза…….. 3.4.4.2 Спрямление судна с несимметричной загрузкой……. 3.4.4.3 Спрямление судна с отрицательной начальной МЦВ 3.5 Динамическая остойчивость судна................................... 3.5.1 Диаграмма динамической остойчивости.......................... 3.5.2 Опрокидывающий момент судна, испытывающего качку……………………………………………………………………. 3.6 Нормирование остойчивости…......................................... 3.6.1 Общие требования к остойчивости.................................. 3.6.2 Дополнительные требования к остойчивости................. 3.7 Проверка остойчивости..................................................... 3.8 Информация об остойчивости............................................. 3.9 Применение теории остойчивости для оценки эксплуатационных ситуаций....................................................... 3.9.1 Плавание на попутной волне............................................. 3.9.2 Посадка судна на мель...................................................... 3.9.3 Крен судна на циркуляции................................................. 3.9.4 Перевозка сыпучих грузов................................................. 3.9.5 Оперативный контроль остойчивости............................... 4 Непотопляемость..................................................................... 4.1 Нормирование аварийной посадки и остойчивости.......... 4.2 Расчеты аварийной посадки и остойчивости..................... 4.2.1 Категории затопленных отсеков........................................ 4.2.2 Коэффициенты проницаемости......................................... 4.2.3 Метод приема груза для расчета затопления малого отсека……………………………………………………………..…... 4.2.4 Метод постоянного водоизмещения для расчета затопления малого отсека………................................................ 4.3 Обеспечение непотопляемости судна................................ 4.4 Спрямление аварийного судна............................................ 4.5 Фактор балластировки цистерны........................................ 4.6 Информация о непотопляемости судна............................. Таблица величин, принятых в части IV «Остойчивость» Правил классификации и постройки морских судов Российского морского регистра судоходства…………………... Библиографический список......................................................... |
ВВЕДЕНИЕ
Важнейшим мореходным качеством судна является остойчивость, поскольку потеря остойчивости приводит практически к мгновенной гибели судна, поэтому контроль остойчивости и ее поддержание является важнейшей задачей судоводителя. Контроль и поддержание остойчивости необходимо осуществлять не только на ходу, но и на стоянке, включая стоянку у причала, поскольку известны случаи опрокидывания судов не только в море, но и у причала (например, п/б «Обухов», т/х «Паллада»).
Остойчивость судна взаимосвязана с другими мореходными качествами и, прежде всего, с плавучестью судна. В свою очередь, изменение плавучести и остойчивости при аварийном затоплении отсека судна определяют непотопляемость судна. Базовыми факторами, определяющими остойчивость, плавучесть и непотопляемость судна, являются геометрия корпуса судна и распределение перевозимых грузов по судовым помещениям.
Все вышеперечисленное включено в данное учебное пособие. Объем материала соответствует требованиям к компетентности вахтенного помощника капитана по функции управления операциями судна и заботы о людях на судне Кодекса по подготовке и дипломированию моряков и несению вахты. Материал пособия составляет курс лекций по теории и устройству судна, читаемых курсантам-судоводителям Государственного технического рыбохозяйственного университета.
1 Координатные оси и посадка судна
1.1 Система координат
Система координат, используемая для решения задач статики судна, решаемых судоводителем в процессе его эксплуатации, образуется при пересечении трех взаимоперпендикулярных плоскостей – основной, диаметральной и плоскости мидель-шпангоута.
Основная плоскость (ОП) – горизонтальная плоскость, проходящая по внутренней поверхности горизонтального киля. У судов, имеющих так называемый построечный дифферент (например, СТР-503), основная плоскость проходит через линию пересечения внутренней поверхности горизонтального киля с плоскостью мидель-шпангоута.
Диаметральная плоскость (ДП) – продольная вертикальная плоскость симметрии корпуса судна.
Плоскость мидель-шпангоута (Ä) – поперечная вертикальная плоскость, равноудаленная от носового и кормового перпендикуляров, рис. 1.1.
Проекция основной плоскости на диаметральную называется основной линией (ОЛ).
Носовой перпендикуляр (НП) – линия, перпендикулярная основной плоскости, проходящая через крайнюю носовую точку конструктивной ватерлинии (КВЛ).
Кормовой перпендикуляр (КП) – проходит по оси баллера руля или через точку, отстоящую от НП на 96 % длины судна по конструктивную ватерлинию (выбирается точка, более отдаленная от НП).
Ватерлинией (ВЛ) называется сечение корпуса судна плоскостью, совпадающей с невзволнованной поверхностью воды.
Конструктивная ватерлиния (КВЛ) соответствует посадке судна, имеющего расчетную (при проектировании) нагрузку.
Линия пересечения ОП и ДП образует ось абсцисс ОХ (положительное направление - в нос судна, абсциссы отсчитываются от Ä); линия пересечения ОП и Ä - ось ординат ОУ (положительное направление – вправо, ординаты отсчитываются от ДП); линия пересечения ДП и Ä - ось аппликат OZ (положительное направление – вверх, аппликаты отсчитываются от ОП).
Уравнения плоскостей, параллельных плоскостям теоретического чертежа имеют вид:
X = 5 – плоскость, параллельная плоскости мидель-шпангоута, отстоящая от Ä на 5 м в нос судна, т.е. плоскость соответствующего шпангоута;
Y = -2 – плоскость, параллельная ДП, отстоящая от ДП на 2 м влево;
Z = 6 – плоскость, параллельная ОП, т.е. плоскость теоретической ватерлинии, соответствующей осадке 6 м.
Z Z
 |  | ||
Ä ДП
КВЛ КВЛ
 | |||
 | |||
d D Hб d D
ОП О X ОП О Y
L/2 L/2
В
Lпп
Lнб
Рис. 1.1. Судовые координаты и основные размерения
1.2 Основные размерения судна
На рис. 1.1 показаны основные размерения судна. По тексту ниже в скобках указаны обозначения указанных параметров в документах IMO.
Lнб (LOA) – длина наибольшая – расстояние между крайними точками корпуса судна;
Lпп (LРР) – длина между перпендикулярами – расстояние от НП до КП, используется в качестве теоретической (расчетной) длины;
В – ширина судна (теоретическая) – расстояние от борта до борта по линии пересечения плоскости мидель-шпангоута с плоскостью конструктивной ватерлинии (для судна с прямостенными бортами – расстояние между бортами в плоскости мидель-шпангоута);
d – осадка (для теоретического чертежа) – расстояние между основной плоскостью и плоскостью ВЛ;
D – высота борта – расстояние между основной плоскостью и палубой переборок (самой верхней непрерывной палубой, до которой доходят поперечные водонепроницаемые переборки, разделяющие судно на отсеки непотопляемости);
Нб (F) – высота надводного борта – наименьшее расстояние от палубы переборок до плоскости ВЛ.
1.3 Форма корпуса судна
Форма корпуса определяет большинство мореходных качеств судна. В общем случае, форму корпуса судна невозможно описать аналитически. Для описания формы корпуса судна используется теоретический чертеж – совокупность проекций сечений корпуса судна плоскостями, параллельными диаметральной, основной и плоскости мидель-шпангоута (рис. 1.2). Теоретический чертеж описывает форму корпуса внутри наружной обшивки.
Проекция теоретического чертежа Бок образована проекциями сечений корпуса плоскостями, параллельными ДП, на ДП. Кривые на проекции Бок – батоксы. Всего используется 5…7 сечений.
 |
Рис. 1.2. Теоретический чертеж судна
Проекция Корпус образована плоскостями, параллельными Ä, на Ä, кривые – шпангоуты. В силу симметрии корпуса судна изображаются половины шпангоутов: справа – от мидель-шпангоута в нос и слева – от мидель-шпангоута в корму. Всего используется 11 или 21 теоретический шпангоут, начиная с нулевого, соответствующего носовому перпендикуляру. Расстояние между соседними шпангоутами называется теоретической шпацией. Если используется 11 теоретических щпангоутов, то длина шпации равна L/10, если 21, то - L/20.
Помимо теоретического чертежа для описания формы погруженной части корпуса используются коэффициенты полноты:
- СВ = 
- коэффициент общей полноты – отношение объемного водоизмещения Ñ к объему параллелепипеда со сторонами, равными длине L, ширине B и осадке судна d;
- a = 
- коэффициент полноты ватерлинии – отношение площади ватерлинии S к площади прямоугольника со сторонами, равными длине L и ширине судна B;
- b = 
- коэффициент полноты мидель-шпангоута - отношение площади мидель-шпангоута АÄ к площади прямоугольника со сторонами, равными осадке d и ширине судна B;
- j = 
- коэффициент продольной полноты – отношение объемного водоизмещения к объему призмы с основанием, равным площади мидель-шпангоута и высотой, равной длине судна;
- c = 
- коэффициент вертикальной полноты – отношение объемного водоизмещения Ñ к объему призмы с основанием, равным площади ватерлинии S и высотой, равной осадке судна d.
В приведенных формулах в качестве длины и ширины судна используются длина и ширина действующей ватерлинии.
1.4 Посадка судна
Посадкой называется положение судна относительно поверхности воды.
Параметрами посадки являются:
q - угол крена – угол между ДП и вертикалью (линией отвеса), рис. 1.3, а;
y - угол дифферента – угол между плоскостью мидель-шпангоута и вертикалью, рис. 1.3, б.
а) угол крена б) угол дифферента
ДП Ä
q y 
 | |||
 | |||
линия отвеса
Рис. 1.3.
dнп – осадка на носовом перпендикуляре – длина отрезка НП от ВЛ до ОП;
dкп – осадка на кормовом перпендикуляре – длина отрезка КП от ВЛ до ОП;
dÄ = 
– осадка на миделе – расстояние от ВЛ до ОП в плоскости мидель-шпангоута.
На бортах судна для снятия (визуального определения) осадки наносятся марки углублений, выполненные в виде арабских чисел высотой 0,1 м, рис. 1.4. Располагаются марки максимально близко к прохождению соответствующих перпендикуляров и мидель-шпангоута. Нижняя кромка числа показывает углубление – расстояние до нижней кромки киля (НКК) в соответствующем месте.
 |
42 КВЛ
38
36
   |
ОП
НКК
Рис. 1.4.
Погрешность, вносимая в расчеты в результате использования значений осадки, снятой по маркам углублений, вполне приемлема для большинства эксплуатационных ситуаций, поэтому в практике используется общее понятие осадки, которое в одном случае (при снятии осадки) предполагает соответствующее углубление, в другом (при расчете) – осадку на перпендикуляре. Поскольку значения осадки в основном используются для определения водоизмещения, то для получения наиболее точного результата необходимо определять осадку на перпендикулярах. Суда, для которых важным является точность определения водоизмещения по снятым осадкам (например, балкеры) снабжаются схемой марок углублений, позволяющей определить осадки на перпендикулярах по снятым со шкал углублений осадкам, рис. 1.5.
Дата добавления: 2014-12-29; просмотров: 782;