Изменение осадки судна при грузовых операциях

Любое изменение нагрузки приводит к изменению левой части уравнения (1.19), что автоматически отражается как на величине объемного водоизмещения, так и на осадке судна.

Очевидно, что прием груза влечет за собой вхождение в воду дополнительного объема AV, удовлетворяющего условию, аналогичному (1.19):

В свою очередь, если груз нс очень велик, то изменение осадки АТ будет также небольшим, в пределах которого площадь ватерлинии S практически останется постоянной. Тогда дополнительно вошедший в воду объем.

и с учетом (1.26) получим элементарную зависимость изменения осадки при приеме (снятии) груза р

Выражения (1.27) и (1.28), строго говоря, справедливы лишь для прямобортного [когда 5 * / (7)] судна, однако практика показывает, что их использование не приводит к существенным ошибкам, если сила тяжести груза не превышает р — 10+12% G.

Из (1.28), положив ДГ= 1 см = 0,01 м, легко получить выражение для так называемого числа тонн на сантиметр осадки:

где q — масса груза, прием (снятие) которого приводит к изменению осадки на 1 см.

Тогда вместо (1.28) для практических расчетов удобно использовать формулу.

где АТ — изменение осадки, см; т — масса принимаемого (снимаемого) груза, т.

Из (1.28) и (1.29) следует, что для решения задач, связанных с грузовыми операциями, необходима строевая по ватерлиниям (см. рис. 1.4).

Зависимости (1.28) и (1.30) используются для контроля осадки в процессе эксплуатации судна, учета влияния на осадку расходования топлива, воды и т. д.

Коэффициент полноты площади ватерлинии изменяется в достаточно узких пределах (см. § 1.2), поэтому, приняв его среднее значение, а = 0,78, плотность морской воды р — 1,025 т/м³ с учетом (1.2) и (1.29), вместо (1.30) запишем.

где т — масса груза, т; L, В — длина и ширина судна по рассматриваемую ВЛ, м.

Формулу (1.31) можно использовать для экспресс-оценки изменения осадки при грузовых операциях.

Строго говоря, грузовая операция кроме изменения осадки в общем случае должна приводить и к появлению углов крена и дифферента, т. е. к изменению посадки в целом. Для определения этих углов мы пока не обладаем достаточной информацией, поэтому сформулируем задачу несколько иначе: какие условия, должны быть выполнены, чтобы прием малого груза не сопровождался ни креном, ни дифферентом?

Очевидно, что крен не появится, если ордината центра тяжести груза у_р = 0, т. е. находится в ДП. Чтобы не возник дифферент, моменты силы тяжести груза и дополнительной силы плавучести должны быть равны, или, другими словами, сила тяжести и сила плавучести должны лежать на одной вертикали. Поскольку дополнительный, входящий в воду объем, представляет собой призму, основанием которой является ватерлиния, то абсцисса центра тяжести этого объема равна абсциссе центра тяжести площади ВЛ. Таким образом, для отсутствия дифферента необходимо выполнение условия.

Сказанное выше справедливо для относительно небольшого груза. Когда груз велик, задачу можно решать в несколько этапов, разделив его на части, к которым применимы зависимости (1.28) и (1.30). Однако при этом не исключена ощутимая ошибка: формулы (1.28) и (1.30) приближенные, погрешность может накапливаться. Проще и надежнее использовать грузовой размер (рис. 1.5), отложив на котором требуемое приращение подводного объема AV = р/у, сразу найдем изменение осадки АТ (рис. 1.10).

Рис. 1.10. Определение изменения осадки при приеме груза.

Эти же задачи, связанные с грузовыми операциями, могут эффективно решаться с помощью так называемой грузовой шкалы (рис. 1.11). Она представляет собой номограмму, на вертикальных шкалах которой откладывают водоизмещение в соленой и пресной воде, дедвейт, осадку, и высоту надводного борта судна. Здесь же наносят и число тонн на сантиметр осадки, а также некоторые элементы поперечной и продольной остойчивости — возвышение малого метацентра, момент, дифферентирующий на 1 см. Но одной из известных величин (Д Г, D_n и др.) находят все остальные, причем для этого не требуется производить никаких выкладок. В связи с этим грузовую шкалу широко используют в процессе эксплуатации, она входит в число штатных судовых документов.

Основанием для построения грузовой шкалы служат элементы теоретического чертежа, в частности строевая по ватерлиниям, грузовой размер, кривые аппликат центра величины и метацентрических радиусов.

Изменение осадки судна при изменении плотности воды. Морским судам приходится плавать в разных морях, заходить в устья рек; осадка при этом, естественно, не остается постоянной.

При переходе судна из воды с удельным весом у (плотностью р) в воду с у, (pj) в силу неизменности водоизмещения судна D ~ const имеем.

Поскольку нет оснований ожидать большого изменения осадки, для его определения воспользуемся выражением (1.27).

Рис. 1.11. Грузовая шкала.

С учетом (1.2) и (1.4), принимая за исходные объемное водоизмещение V и осадку Т, преобразуем (1.33) к виду.

где х — коэффициент вертикальной полноты.

Положив в (1.34) среднее значение х ~ 0,8 для случая перехода из соленой воды р = 1,025 т/м³ в пресную р, = 1,0 т/м³, получим формулу, пригодную для оценок изменения осадки:

Как следует из (1.35), для крупных судов увеличение осадки при переходе в пресную воду может быть значительным (при Г = 20 м АТ~ 0,4 м).

Пример 1.2. Для судна «Инженер» (см. пример 1.1) найдем число тонн на 1 см осадки, а также изменение осадки при следующих условиях: а) выгрузке 88 стандартных крупнотоннажных контейнеров общей массой 2680 г, 6) переходе в пресную воду.

По (1.29) определяем число тонн на 1 см осадки:

а по (1.30) — уменьшение осадки при снятии 2680 т груза:

Но (1.34) рассчитываем увеличение осадки при переходе судна из соленой (р = 1,025 т/м³) в пресную (р, = 1,0 т/м³) воду:

Оценка по (1.35) дает.

т. е. для рассматриваемого судна погрешность составит

Запас плавучести. Нормирование плавучести морских судов.

Морская практика показала, что безопасная эксплуатация судна возможна только в том случае, когда оно обладает достаточным запасом плавучести. В качестве последнего принимается весь водонепроницаемый объем судна, расположенный выше его действующей ватерлинии. Фактически запас плавучести определяет то дополнительное количество груза, которое может принять судно до того, как оно утратит способность держаться на воде.