Остойчивость грузовых судов

Валерий Николаевич Филимонов, 2020

Твердые уверенные знания теории остойчивости грузовых судов позволяют капитану и его помощникам обеспечить безопасную и эффективную эксплуатацию любого судна и выдержать любые шторма, в любой части мирового океана. Самое современное программное обеспечение, не может быть эффективно использовано, если судоводители не имеют теоретических знаний в вопросах теории остойчивости грузовых судов. Данная книга будет полезна всем специалистам, занимающимся практическими вопросами остойчивости грузовых судов в процессе их эксплуатации, в том числе береговым, а также курсантам мореходных и речных училищ.

Условия плавучести

Из теории плавучести известно, что на плавающее судно действуют силы тяжести и силы давления воды.

Вектор равнодействующей сил тяжести судна обозначается «» и условно приложен к центру тяжести судна (ЦТ), а линия его действия направлена вертикально вниз. Сила тяжести судна равняется сумме веса судна и всего что находится на судне: экипаж, запасы, груз и т. д. В теории корабля ЦТ судна обозначается буквой G.

Вектор равнодействующей сил давления воды (сил поддержания) обозначается буквой «Р» и условно приложен к центру величины (ЦВ).

Центром величины называется центр подводного объема судна (погруженного в воду). Центр величины обозначается буквой C.

Равнодействующая сил давления воды равна весу воды вытесненной подводной частью судна P=*V. Линия его действия направлена вертикально вверх.

У плавающего судна сила плавучести и сила веса судна равны между собой, расположены на одной вертикали и связаны основным уравнением плавучести:

где,

— весовое водоизмещение, (метрических тон — т).

V — Объем подводной части корпуса судна — объемное водоизмещение (кубических метров — м³).

— плотность воды, (тон на кубический метр — т/м ³).

У судна, плавающего без крена и дифферента:

где,

Xc — отстояние центра величины от миделя, в метрах.

Xg — отстояние центра тяжести судна от миделя, в метрах.

Yc — отстояние центра величины от диаметральной плоскости судна, в метрах.

Yg — отстояние центра тяжести судна от диаметральной плоскости судна, в метрах.

Если судно, имеет крен и/или дифферент, то условия расположения ЦТ и ЦВ на одной вертикали записывается как:

где,

Zg — возвышение центра тяжести судна над основной плоскостью.

Zc — возвышение центра величины над основной плоскостью.

Весовое водоизмещение — это суммарный вес порожнего судна, груза, всех судовых запасов и всего что находится на судне. Все веса, которые входят в весовое водоизмещение судна и учитываются для расчетов посадки и остойчивости судна называют статьями нагрузки. В процессе эксплуатации судна, грузовой помощник, аккуратно и тщательно ведет учет всех статей нагрузки и использует их при расчетах посадки и остойчивости судна.

Объемное водоизмещение V — это объем подводной части корпуса судна. В процессе эксплуатации оно снимается с соответствующей кривой элементов теоретического чертежа по средней осадке судна.

Грузовой размер — это кривая, изображающая зависимость водоизмещения от осадки.

Грузовая шкала — это зависимость водоизмещения от осадки, представленная в виде таблицы.

В грузовой шкале, для данных значений осадки, также, указаны дедвейт, высота надводного борта, число тонн на 1 см осадки, момент дифферентующий судно на 1 см, отстояние центра плавучести от миделя или кормового перпендикуляра, отстояние центра тяжести действующей ватерлинии от миделя или кормового перпендикуляра, возвышение поперечного метацентра над основной плоскостью.

Грузовая шкала строится для посадки судна на ровный киль и в предположении, что корпус судна не имеет деформаций. В действительности же судно может иметь дифферент и изгиб корпуса. В этих случаях, найденное по грузовой шкале водоизмещение, необходимо исправить соответствующими поправками. Применение поправок будет рассмотрено в соответствующих главах. Единой формы представления грузовой шкалы не существует, поэтому на судах можно встретить различные ее варианты. На рисунке 4 изображен пример грузовой шкалы.

Для морских судов грузовая шкала строится для плотности морской воды 1,025 т/м³.

Рисунок 4. Пример Грузовой шкалы.

Необходимо отметить, что каждый судоводитель, а особенно грузовой помощник, должен уметь работать с Грузовой шкалой, Гидроститическими кривыми и Информацией об остойчивости своего судна. Следует следить за состоянием Грузовой шкалы и чертежа с Гидростатическими кривыми, так как от постоянного использования, изображение грузовой марки, шкалы и кривые вытираются, бумага деформируется и коробится, а на месте сгибов рвется. Вследствие этого, показания, снимаемые с Грузовой шкалы и Гидростатических кривых, могут быть не точными и привести к серьезным ошибкам при расчетах. Если на судне имеется всего один экземпляр Грузовой шкалы и чертежа с Гидростатическими кривыми, то рекомендуется сделать несколько качественных копий и использовать их для работы, имея оригинал в запасе и для проверки, если возникнет необходимость.