Опытное определение метацентрической высоты и положения центра тяжести судна

При проектировании судна производится расчет его начальной остойчивости для типовых случаев нагрузки. Фактическая остойчивость построенного судна отличается от расчетной за счет погрешностей расчета и отклонений от проекта, допущенных при постройке. Поэтому на судах производят опытное определение начальной остойчивости – кренование, с последующим расчетом положения ЦТ судна.

Кренованию должны подвергаться:

- суда серийной постройки (первое, а затем каждое пятое судно серии);

- каждое новое судно несерийной постройки;

- каждое судно после восстановительного ремонта;

- суда после большого ремонта, переоборудования или модернизации при изменении водоизмещения более чем на 2%;

- суда после укладки постоянного твердого балласта, если изменение центра тяжести нельзя достаточно точно определить расчетным путем;

- суда, остойчивость которых неизвестна или должна быть проверена.

Кренование проводиться в присутствии инспектора Регистра в соответствии со специальной “Инструкцией по кренованию судов Регистра”.

Сущность кренования заключается в следующем. Кренование производится на основании равенства m_кр = m_Θ, определяющего положение равновесия судна с креном Θ⁰. Кренящий момент создается перемещением грузов (кренбалласта) по ширине судна на расстояние l_y; в пределах малых наклонений судна: m _кр = m l_y.

Тогда из равенства

m l_y = ρV h Θ⁰ /57,3

находят, что h = 57,3 m l_y /ρVΘ⁰.

Возвышение ЦТ судна над основной плоскостью z_g и абсцисса ЦТ x_g определяются из выражений:

z_g = z_c + r – h; и x_g = x_c.

Величины z_c, r и x_c в случае отсутствия или малости дифферента определяются с помощью кривых элементов теоретического чертежа по значению водоизмещения V. При наличии дифферента эти величины должны определяться специальным расчетом. Водоизмещение V находится по масштабу Бонжана на основании замера осадок судна носом и кормой по маркам углубления. Плотность забортной воды определяется с помощью ареометра.

Массой кренбалласта m и плечом переноса l_y задаются, величину угла крена Θ⁰ замеряют.

Перед кренованием нагрузка судна должна быть максимально близкой к его водоизмещению порожнем (98 ¸ 104%). Метацентрическая высота судна должна быть не менее 0,2 м. Для достижения этого допускается прием балласта.

Предметы снабжения и запасные части должны находиться на своих штатных местах, грузы должны быть закреплены, а цистерны для воды, топлива, масла - осушены. Балластные цистерны в случае их заполнения должны быть запрессованы.

Кренбалласт укладывается на открытой палубе судна на обоих бортах на специальных стеллажах несколькими рядами относительно ДП. Масса переносимого поперек судна кренбалласта должна обеспечивать угол крена около 3⁰.

Для замера углов крена подготавливают специальные вески (длиной не менее 3 метров) или инклинографы. Использования для замера углов судовых кренометров недопустимо, так как они дают значительную погрешность.

Кренование проводится в тихую погоду при крене судна не более 0,5⁰. Глубина акватории должна исключать касание грунта или нахождение части корпуса в илистом грунте. Судно должно иметь возможность свободно накреняться, для чего следует предусмотреть слабину швартовов и исключить касание судна стенки или корпуса другого судна.

Опыт заключается в выполняемых по команде переносах кренбалласта с борта на борт и замерах угла крена перед началом и после переноса.

Определение начальной остойчивости по периоду бортовой качки производится на основе известной «капитанской» формулы:

где τ_Θ – период собственных бортовых колебаний судна;

С_Θ – инерционный коэффициент;

В – ширина судна.

Определение периода бортовой качки судна рекомендуется производить при каждом опыте кренования, а для судов водоизмещением менее 300 т его определение является обязательным. Средством для определения τ_Θ является инклинограф или секундомеры (не менее трех наблюдающих).

Раскачивание судна осуществляется согласованными перебежками экипажа с борта на борт в такт колебаниям судна до наклонения судна на 5 ¸ 8⁰ .

Капитанская формула позволяет при любом состоянии нагрузки судна приближенно определить метацентрическую высоту при нахождении его на волнении. При этом надо помнить, что для одного и того же судна величина инерционного коэффициента С_Θ не одинакова, она зависит от его загрузки и размещения грузов. Как правило, инерционный коэффициент у порожнего судна больше, чем у загруженного.