Распределение нагрузки и критерии остойчивости

Способность судна возвращаться в ровное состояние после крена, вызванного волнением моря, называется остойчивостью. Сила тяжести, направленная вниз и сила плавучести, направленная вверх, создают плечо остойчивости, возвращающее судно в ровное состояние после бортового крена под воздействием волны. Величина этого плеча зависит от расположения центра тяжести (далее ЦТ) судна, на которое влияют распределение груза, расположение запасов топлива, пресной воды, наличие балласта. Чем ниже ЦТ, тем больше плечо, тем остойчивее судно.

h   l   L   θ

- начальная метацентрическая высота (м);   - плечо остойчивости (м);   - длина судна;   - угол крена (°).

Рисунок 5.1. – Диаграмма статической остойчивости.

Если предположить, что более тяжелый груз следует располагать в нижней части трюмов, а более легкий – в верхней, плечо остойчивости увеличится. Однако, если оно будет избыточным, это может вызвать сильную килевую качку, что также может повредить и судно, и груз. Выполняя расчет остойчивости, определять ЦТ различных партий груза часто приходится приблизительно. Лучше ошибиться в «безопасную» сторону, предположив, что ЦТ находится выше, чем он есть на самом деле. Например, если речь идет о погрузке контейнеров, ЦТ почти всегда находится ниже середины контейнера по вертикали, а если при расчетах использовать именно геометрическую середину контейнера, фактор безопасности повысится, так как реальный ЦТ судна будет расположен ниже расчетного. Кроме влияния на остойчивость, распределение груза (в меньшей степени это касается запасов бункера, пресной воды и балласта) может вызвать негативное воздействие на корпус судна, создавая недопустимые значения изгибающих сил и моментов, особенно опасных при сильном волнении моря.

Под распределением нагрузки следует понимать воздействие давления груза на корпус судна. Эта величина регламентируется Классификационными обществами и распространяется на палубу трюмов, расположенную над танками, на твиндеки, на крышки люков и на главную палубу. Для балкеров обычно такая нагрузка находится в пределах от 10 мт/м² до 25 мт/м² в тех местах, где имеется специальное усиление корпуса. Для балкера, везущего однородный груз, например железную руду, допустимое количество груза на 1 трюм рассчитывается по формуле:

(5.8)

где	Рmax	- максимальное количество груза на 1 трюм;
	S	- площадь трюма;
	Q max	- максимальная нагрузка на палубу трюма;

Сложно рассчитывать, когда балкер перевозит сталь в рулонах, так как площадь соприкосновения стального рулона весом 15 – 25 т и палубы очень мала; обычно в такой ситуации используется деревянная «подстилка» под рулоны, ответственность за поставку которой обязательно должна учитываться в рейсовом чартере между судовладельцем и фрахтователем, а также грузоотправителями при заключении договоров. Как правило, ее обеспечивают грузоотправители.

Для всех транспортных судов должны быть удовлетворены следующие критерии остойчивости:

(1) динамически приложенный кренящий момент от воздействия ветра М_v должен быть равен или меньше опрокидывающего момента М_с, определенного с учетом амплитуды качки;

(5.9)

где	К	- критерий погоды;
	Мс	- опрокидывающий момент (мт);
	Мv	- кренящий момент от воздействия ветра (мт);

(2) максимальное плечо статической остойчивости должно быть не менее 0,25м для судов длиной менее 80м и не менее 0,2м для судов длиной более 105м. Для промежуточных значений длин величина плеча статической остойчивости определяется методом линейной интерполяции;

(3) угол крена, при котором плечо остойчивости достигает максимума, должен быть не менее 30°.

(4) угол заката диаграммы статической остойчивости должен быть не менее 60°.

(5) Начальная метацентрическая высота при всех вариантах нагрузки, за исключением судна порожнем, должны быть положительной.

Литература: [3,13,14,15,17]

Вопросы для самопроверки:

1.Расчет запаса воды и топлива на рейс?

2.Общие требования к каргоплану судна? Этапы составления каргоплана?

3.Формула расчета чистой грузоподъемности судна?

4.Какие последствия избыточной величины плеча остойчивости судна?

5.Как на практике решается задача полного использования грузовместимости и грузоподъемности, когда на судно грузят разнородные грузы?

6.Формула распределения нагрузки для балкера?

7.Критерии остойчивости транспортных судов?

---

Дата добавления: 2015-07-20