www.kateralodki.ru
 
 
 

Остойчивость судна

Остойчивость — это способность судна возвращаться в первоначальное положение после прекращения действия сил, вызвавших его наклон: крен (поперечный наклон) или дифферент (продольный наклон). Другими словами, это свойство сохранять устойчивое равновесие, подобно «ваньке-встаньке». Знания судоводителя-любителя об остойчивости должны помочь ему правильно распорядиться загрузкой судна: размещением пассажиров, укладкой багажа, распределением запасов воды и топлива.

Остановимся вначале на остойчивости неповрежденного судна и рассмотрим очевидную физическую картину условий равновесия судна. Согласно закону Архимеда, вес судна уравновешен силой поддержания, равной объему подводной части корпуса, умноженной на плотность воды (т. е. весу воды, вытесненной судном) (рис. 2.5.).

На судне, не имеющем крена (находящемся в спрямленном положении), центр тяжести (далее - ЦТ) и центр величины (далее - ЦВ) находятся на одной вертикали и совпадают с продольной плоскостью симметрии судна — диаметральной плоскостью (далее - ДП). При этом корпус погружен по ватерлинию (далее - ВЛ) и находится в состоянии устойчивого равновесия.

Допустим, что накренение судна происходит под действием внешних сил (воздействие ветра, попадание на склон волны).

Проведем из ЦВ вертикальную линию действия равнодействующей силы поддержания. Отстояние этой линии от линии действия равнодействующей сил веса, направленной вертикально вниз, называется плечом остойчивости. Эта характеристика является ключевой в определении остойчивости (рис. 2.6.). Именно ее ввел Рид в обиход моряков и судостроителей. Именно она является предметом диаграммы Рида, или диаграммы статической остойчивости, которая показывает, как плечо остойчивости зависит от угла крена и особенностей конкретного судна (рис. 2.7.).

Рис. 2.6. Диаграммы статической остойчивости прогулочных судов:
1 — глиссирующий катер, L = 13,9 м, В = 2,8 м, водоизмещение 6,3 т;
2 — водоизмещающий круизный катер, L = 8,6 м, В = 2,50 м, водоизмещение 2,5 т. Высокий надводный борт и водонепроницаемая рубка;
3 — гребная лодка, L = 4,10 м, В = 1,45 м, водоизмещение 0,135 т. Диаграмма обрывается на угле заливания

Рис. 2.7. Схема взаимодействия сил

Максимальному плечу остойчивости, как правило, отвечает вход в воду кромки палубы (или кромки сплошного борта на беспалубных лодках). В последнем случае при поступлении воды внутрь корпуса сила поддержания резко уменьшается, и диаграмма обрывается. Вот здесь-то и становится ясным определяющее значение положения ЦТ (рис. 2.7.).

В самом деле, если сила веса смещена относительно силы поддержания в сторону, противоположную накренению (ЦТ = ЦТ1), пара этих сил создает восстанавливающий момент, действующий противоположно кренящему.

Если линии действия сил поддержания и веса совпадают при ЦТ = ЦТ2 (плечо остойчивости равно 0), судно находится в неустойчивом положении нейтрального равновесия — любая сила может нарушить его.

Наконец, если сила веса смещена относительно силы поддержания в сторону накренения (ЦТ = ЦТ3), вместо восстанавливающего момента возникает дополнительный кренящий, и опрокидывание становится неизбежным.

При назначении района плавания прогулочного судна допустимый угол крена и соответствующие ему внешние условия определяют с запасом относительно угла крена при максимальном плече остойчивости на диаграмме.

Согласно требованиям ГОСТ и ГИМС, «в ходе проверки статической остойчивости груз, вес которого соответствует 60 % грузоподъемности, располагается внутри корпуса выше уровня банок или сидений (на 250 мм на гребных лодках и на 300 мм — на моторных лодках и катерах) в 200 мм от внутренней кромки борта или планширя (этот груз имитирует сместившихся к борту пассажиров), а оставшиеся 40 % укладываются в ДП на уровне сланей. Грузы располагаются на перпендикулярной ДП линии, проходящей через образуемый пассажирами и багажом центр тяжести при их штатном расположении. Судно при этом должно находиться в устойчивом равновесии, а угол крена должен быть меньше угла входа в воду бортовой кромки палубы и / или верхней кромки борта (угла заливания)».

Уместны два вопроса:

  • следует ли укладывать и закреплять на днище судна твердый балласт?
  • не будет ли качка после понижения ЦТ слишком порывистой?

Ответ на первый вопрос прост. Предельная грузоподъемность оговорена в инструкции по эксплуатации. Принимая балласт, мы вынуждены уменьшить полезную грузоподъемность, принимая на борт меньше пассажиров и / или сокращая запасы топлива и воды.

По второму вопросу очевидно следующее. Порывистая качка — это качка с более коротким периодом. По расчетным данным можно оценить уменьшение периода качки (при доступном смещении ЦТ вниз) примерно в 5-10 %, допустим, с 3 секунд до 2,85-2,7 секунд, что практически неощутимо.

Условие безопасности плавания с точки зрения остойчивости, в первую очередь, состоит в том, чтобы судно заведомо не выходило за пределы районов, обусловленных его классом, а судоводитель внимательно относился к прогнозам погоды, во время уклонялся от встречи со штормом и держал под контролем размещение багажа, запасов и пассажиров. Упрощенное изложение сведений об остойчивости позволяет усвоить главный практический вывод — чем ниже расположен ЦТ, тем лучше.

Начальная остойчивость. Линия действия силы поддержания пересекает диаметральную плоскость (ДП) в точке М, которую называют метацентром. Фигурально говоря, эта точка — конец воображаемого рычага, держась за который можно накренить судно на угол θ. Длина этого «рычага» равна расстоянию между метацентром и ЦТ и именуется метацентрической высотой h.

Можно выразить плечо статической остойчивости через h формулой l = h SinΘ, а на малых углах l = hΘ (в радианах). Поэтому термин «метацентрическая высота» обычно относят к начальной остойчивости. В результате восстанавливающий момент равен:

МВОССТ = DhΘ.

Метацентрическая высота является нормируемой величиной и определяется расчетом по формуле h = rМ + ZC - ZG, где: ZС — высота ЦВ над основной плоскостью (далее - ОП), ZG — высота ЦТ над ОП, rМ — высота точки М над ЦВ — метацентрический радиус, который характеризует влияние на остойчивость габаритов и формы ватерлинии.

Расчетная величина h подлежит экспериментальной проверке при сдаче построенного судна, для чего проводят опыт кренования. Для этого на судне без крена груз Р перемещают в сторону борта на расстояние b, создавая кренящий момент МКР. Судно приходит в равновесие, при котором МКР = МВОССТ, и приобретает угол крена θ. При этом h = Pb/(Dθ), где θ измеряют с помощью кренометра или отвеса. Естественно, что величину h любыми средствами надо увеличивать, поскольку при этом крен становится меньше. Иногда высказывается опасение, что качка судна с чрезмерно завышенной остойчивостью может стать порывистой, т. к. судно «настраивается» на качку на сравнительно коротких волнах.

Следует отметить, что малые суда, при свойственных им периодам собственных колебаний в 1,5-2,5 с, склонны испытывать интенсивную (резонансную) качку на умеренном волнении с 1-2 балла, что, не создавая практически никаких рисков, ставит их в более выгодное положение на волнении большей интенсивности (с большой длиной волны и, соответственно, длинным периодом), когда угловые колебания относительно поверхности воды ослабевают, и судно начинает отслеживать волновой контур подобно поплавку. Потому на деле проблему порывистой качки для прогулочных судов не следует особо преувеличивать. Требованиями ГИМС определено, что величина h при всех вариантах нагрузки, за исключением судна порожнем, не должна быть меньше 0,5 м.

Отдельной темой выступает программа действий судоводителя в аварийных условиях — при получении пробоины, при затоплении части объемов корпуса через пробоину или в результате захлестывания волнами, при посадке на мель или подводное препятствие. Для разбора ситуаций, связанных с аварийной остойчивостью, в объеме, необходимом для судоводителей-любителей, целесообразно обратиться к специальной литературе для профессионалов.

 
 
Copyright © 2008 ИП Гараев З.М.
Тел.: (8552) 77-36-15, 77-77-94
лодка казанка reklama


Cоздание сайтa Вебцентр CMS SiteEdit


 
   
   
  Rambler's Top100