ВЛИЯНИЕ СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ЖИДКОГО ГРУЗА НА НАЧАЛЬНУЮ ОСТОЙЧИВОСТЬ СУДНА.

Влияние жидких грузов на остойчивость. Если цистерна заполнена не доверху, т. е. в ней имеется свободная поверхность жидкости, то при наклонении жидкость перельется в сторону крена и центр тяжести судна сместится в ту же сторону. Это приведет к уменьшению плеча остойчивости, а следовательно, к уменьшению восстанавливающего момента. При этом чем шире цистерна, в которой имеется свободная поверхность жидкости, тем значительнее будет уменьшение поперечной остойчивости. Для уменьшения влияния свободной поверхности целесообразно уменьшать ширину цистерн и стремиться к тому, чтобы во время эксплуатации было минимальное количество цистерн со свободной поверхностью жидкости.

Рис.147. Влияние жидких грузов на остойчивость.

Если жидкий груз заполняет цистерну полностью, т. е. цистерна запрессована, то в задачах статики он ничем не отличается от любого твердого груза той же массы. Однако если жидкий груз заполняет лишь часть цистерны и имеет свободную поверхность, то он получает возможность переливаться при наклонении судна. В результате этого изменяется форма жидкости в цистерне и перемещается центр тяжести судна, что отражается на его остойчивости.

Влияние свободных поверхностей в цистернах жидких грузов (топлива, мытьевой и питьевой воды, масла, а также жидкого балласта) на начальную поперечную остойчивость судна учитывается в табл. 1 поправочным моментом М_ж (FSM, FSW) , который определяется по формуле:

М_ж = Σ ρ_ж i_x;

FSM= Σ ρ_ж i_x

где i_x — центральный момент инерции свободной поверхности жидкости в цистерне относительно продольной оси, м⁴; ρ_ж — плотность жидкости в цистерне, т/м³.

В Информации об остойчивости рассчитаны значения ρ_ж i_x для всех цистерн судовых запасов и балласта (каждой цистерны, расположенной в диаметральной плоскости, и каждой пары цистерн правого и левого борта). Для каждого вида жидкости (мазут, дизельное топливо и т. п.) выделено одно наибольшее значение этой величины.

Суммируя все выделенные значения ρ_ж i_x , получают так назы­ваемую расчетную комбинацию, т. е. сумму Σ ρ_ж i_x, входящую в формулу.

Изменение метацентрической высоты, возникающее в результате появления в какой-либо цистерне свободной поверхности жидкости, определяется формулами:

dh = - (ρ_ж i_x / Δ) ;

dH = - (ρ_ж i_{y /} Δ)

где, кроме приведенных выше обозначений, i_y — центральный момент инерции свободной поверхности жидкости в цистерне относительно поперечной оси, м⁴.

В действительных условиях эксплуатации судов цистерны или отсеки по различным причинам оказываются заполненными не полностью.

Поправка Δh к метацентрической высоте, учитывающая влияние свободной поверхности жидкости, будет:

Δh = P*r ж/ D,

где Р = ρж . Vж – масса жидкости в цистерне;

Vж – объем, занимаемый жидкостью;

ρж – плотность жидкости.

Значение метацентрического радиуса для этого случая можно определить с помощью формулы: rж = iх / Vж , где ix – момент инерции свободной поверхности жидкости относительно продольной оси, проходящей через Ц.Т. площади этой поверхности.

Δh = - ρж/ ρ* ix/V = - ρж* ix/D

Из формулы видно, что поправка на влияние свободной поверхности жидкости всегда имеет отрицательный знак, т.е. свободная поверхность жидкого груза, перетекая в сторону наклонения судна, уменьшает метацентрическую высоту и отрицательно сказывается на остойчивости/

Если длина отсека l, а ширина b то момент инерции площади всего отсека относительно продольной оси, проходящей через центр тяжести этой площади, будет: ix = l*b³/12.