Система управления безопасностью на своем судне. Виды чек-листов и их применение. Несоответствия в суб на судне и их разрешение

 

4.2.1. Расчет посадки и начальной  остойчивости 

Посадкой судна называется его положение по отношению к поверхности воды. Для расчета посадки, а в дальнейшем и остойчивости составляем таблицу весовой загрузки судна (таблица 4.1).  Из таблицы 4.1 известны количество груза общее и по грузовым помещениям, используем эти данные. Для расчёта осадок носом и кормой при произвольной загрузке судна необходимо знать водоизмещение и его статический момент относительно плоскости мидель — шпангоута M_X. Эти величины рассчитываются в табличной форме. Одновременно с ними вычисляются статический момент водоизмещения относительно основной плоскости M_Z, используемый при расчётах остойчивости. В качестве видов нагрузки в таблице учитываются судно порожнем, запасы, балласт и грузы, расположенные в отдельных грузовых помещениях. В таблицу для каждой нагрузки заносятся её масса и координаты центра тяжести: абсцисса XG и аппликата ZG. Ордината обычно не учитывается, т. к. загрузка судна, как правило, симметрична относительно диаметральной плоскости судна (ДП). Координаты центров тяжести запасов, балласта, грузов в отдельных помещениях, а также зависимости объёмов и координат центра тяжести грузовых помещений от уровня их заполнения приведены в «Информации об остойчивости судна». Из таблицы 4.1 известны количество груза общее и по грузовым помещениям, используем эти данные.

Расчет статических моментов производится по формулам:

  (4.3)

Водоизмещение судна складывается из количества груза, всех запасов топлива  и провизии и массы судна порожнем.

Рассчитать аппликату  и абсциссу центра тяжести судна  для вычисленного  водоизмещения можно по формуле:

; (4.4)

,  (4.5)

где  ;  (4.6)

. (4.7)

Таким образом, для данной загрузке имеем:

м;

= 9684,2 тонн.

Зная водоизмещение  самый быстрый способ найти осадки судна — это использовать диаграмму осадок носом и кормой. Но так как в наличии данной диаграммы не имеется,  вычисляем осадки, используя формулы.  Дифферент судна, или разность осадки носом и кормой определяют по выражению:

  (4.8)

где  XG — абсцисса ц. т. водоизмещения Δ, м;

XB — абсцисса центра величины, м;

 — момент, дифферентующий на 1 тм/см.

Используя «Кривые  элементы теоретического чертежа» и гидростатические данные своего судна, находим значения следующих величин:

= 135,2 тм/м; T_KM = 6,68 м; XF= –0,89м; KM = 7,39м

 (4.9)

Решив систему  уравнений (4.8) и (4.9), получим

T_KF =6,14м

T_KA =7,23м

Таким образом, мы имеем посадку на ровный киль с  дифферентом на корму.

Для расчета метацентрической высоты используется формула:

  (4.10)

Зная, значения = 7,39м, м

Учитываем влияние свободной  поверхности воды в танках, поправка на начальную метацентрическую высоту, согласно информации об остойчивости капитану составляет 0,2.

  м > 0,15 м (т.к. предельно-допустимая метацентрическая высота для нашего судна не должна превышать указанного значения согласно резолюции IMO А.749(18) по остойчивости (на неё даётся ссылка в самой информации об остойчивости)).

4.2.2. Расчет и построение диаграмм  остойчивости ДСО и ДДО

Критерии остойчивости судна согласно требованиям IMO:

1. начальная метацентрическая высота должна составлять не менее 0,15 м;
2. восстанавливающий момент должен составлять, по меньшей мере, 0,2 м при угле крена не менее 30°;
3. максимальная статическая остойчивость должна отмечаться при угле крена, желательно превышающем 30°, но составляющем не менее 25°;
4. площадь под кривой восстанавливающих моментов от начала кривой до угла крена 30° должна быть не менее 0,055 метрорадиан: Sθ = 0…30 = 0,055 м·рад;
5. площадь под кривой восстанавливающих моментов от начала кривой до угла крена 40° или до угла заливания, смотря какой угол меньше, должна быть не менее 0,09 метрорадиан: Sθ = 0…40 = 0,09 м·рад;
6. площадь под кривой восстанавливающих моментов от угла крена 30° до угла крена 40° или до угла заливания, смотря какой из углов меньше, должна быть не менее 0,03 метрорадиан: Sθ = 30…40 = 0,03 м·рад;
7. угол заката диаграммы должен быть не менее 60°. Однако он может быть уменьшен до 50° при условии, что на каждый 1° уменьшения крена приходится 0,01 м увеличения максимального плеча статической остойчивости сверх 0,2 м.;
8. кроме того, для пассажирских судов угол крена, ввиду скопления пассажиров у одного борта  не должен превышать 10°;
9. кроме того, для пассажирских судов угол крена, ввиду поворота судна, не должен превышать 10°.

Графическая зависимость  плеча статической остойчивости или восстанавливающего момента от угла крена называется диаграммой статической остойчивости или диаграммой Рида. По горизонтальной оси диаграммы откладывают углы крена через 10 градусов, а по вертикальной оси - плечи статической остойчивости или величину восстанавливающего момента. Диаграмма статической остойчивости позволяет решать такие задачи, как возможность накренения судна для оголения трещины или кингстона, определение пределов применимости формул начальной остойчивости при данной загрузке судна, а также ряд других задач, связанных с большими накренениями судна.

 Требования Регистра  судоходства Украины к остойчивости, регламентирующие значения максимального  плеча остойчивости GZ_max, угла максимума диаграммы q_max и угла заката q_зак, а также критерия погоды:

— остойчивость судна считается по критерию погоды достаточной, если приложенный кренящий момент (М_кр) от давления ветра меньше или равен опрокидывающему моменту (М_опр);

— максимальное плечо диаграммы статической остойчивости GZ_max ³ 0,25 м при длине судна L £ 80 м и GZ_max ³ 0,20 м при длине судна L ³ 105 м;

— угол максимума диаграммы q_max ³ 30 град;

— угол заката q_зак ³ 60 град и q_зак  ³ 55 град с учётом обледенения;

— исправленная метацентрическая высота h испр ≥ 0.

Касательная в начале координат  к диаграмме статической остойчивости отсекает на перпендикуляре в 1 радиан (57,3°) значение начальной метацентрической высоты h.

Построение диаграммы  статической остойчивости производим по точкам, используя зависимость, приведенную в "Информации об остойчивости".

Плечи остойчивости l при углах крена θ определяются по формуле:

, (4.12)

где – плечо остойчивости формы, м.

Значения плеч остойчивости формы можно найти, используя  пантокарены для заданного типа судна. Пантокарены представляют собой семейство кривых, ординаты которых выражают зависимость плеч остойчивости формы от объемного водоизмещения.  Значения были выбраны в зависимости от  = 9684,2 тонн и внесены в таблицу 4.2.

 

 

Таблица 4.2 — Расчет плеч статической остойчивости.

0°	0	0	0	0
7.5°	0,1305	1,03	–0,877	0,154
15°	0,2588	2,07	–1,740	0,332
30°	0,5000	4,10	–3,361	0,737
45°	0,7071	5,82	–4,753	1,068
60°	0,8660	6,71	–5,821	0,894
75°	0,9659	6,79	–6,493	0,296
90°	1,0000	6,22	–6,722	–0,506

По рассчитанным значениям плеч остойчивости строим диаграмму статической остойчивости (рисунок 4.1), которая будет иметь  вид:

Рисунок 4.1 — Диаграмма статической остойчивости

 

Из ДСО определяем, что:

1. =1,09 м , что больше 0,25 м;
2. угол максимума диаграммы около 47º, что больше 30°;
3. Угол заката диаграммы больше 60º.

Диаграмма динамической остойчивости представляет собой график зависимости  работы восстанавливающего момента  от угла крена судна и является кривой, интегральной по отношению к диаграмме статической остойчивости. График строится интегрированием диаграммы статической остойчивости по методу трапеций. Диаграмма динамической остойчивости предназначается для решения задач динамической остойчивости, когда кренящий момент действует резко, внезапно, динамически.

Основными свойствами диаграммы  динамической остойчивости являются:

1) начальный участок диаграммы  является касательной к оси  абсцисс;

2) точка перегиба ДДО  соответствует максимуму ДСО;

3) максимум ДДО соответствует  углу заката ДСО;

4) касательная к диаграмме,  проведенная из начала координат,  отсекает на перпендикуляре в 1 радиан отрезок, равный плечу минимального опрокидывающего момента, т.е. момента, при динамическом воздействии которого судно может опрокинуться.

Находим плечи  динамической остойчивости:

 

 

 

 

 

 

 

 

Результаты расчета заносим в таблицу 4.3.

Таблица 4.3 — Расчет плеч динамической остойчивости

0	0	0	0
7,5	0,154	0,154	0,010
15	0,332	0,641	0,042
30	0,737	1,710	0,224
45	1,068	3,515	0,460
60	0,894	5,477	0,717
75	0,296	6,666	0,873
90	-0,506	6,456	0,845

 

По табличным  данным строим  диаграмму динамической остойчивости (рис.4.2).

Рисунок 4.2 — Диаграмма динамической остойчивости

 

4.2.3. Расчет критерия погоды

В Нормах остойчивости Регистра устанавливается комплекс требований к остойчивости и различным ее измерителям. В качестве главного принят критерий погоды К, который определяется как отношение минимального опрокидывающего момента к кренящему моменту от давления шквального ветра.

Определяем плечо кренящего  момента от постоянно дующего  ветра по формуле:

.  (4.14)

где Па — удельное давление ветра;

=960м² — площадь парусности;

=9,2 — высота центра парусности судна от уровня, равного половине осадки судна;

=9684,2т — водоизмещение судна;

м/с² — ускорение свободного падения.

 

Вычисляем плечо кренящего  момента от шквального ветра:

Определяем амплитуду  начальной качки судна (угол крена  в сторону шквального ветра) по формуле:

,  (4.15)

где = 0,93 — коэффициент, определяемый по таблицам Норм остойчивости;

= 0,89 — коэффициент, зависящий от коэффициента общей полноты судна СВ;

 = 0,7 — коэффициент для судна имеющего острые скулы;

s = 0,048 — коэффициент, определяемый по таблицам Норм остойчивости, исходя из периода качки;

 — параметр, определяемый по формуле:

,  (4.16)

где OG = KG – d;

d = 6,68 — средняя осадка, м.

Вычисляем:

Откладываем величину на ДСО судна и в точке пересечения с кривой плеча восстанавливающего момента определяем угол статического крена судна от постоянно дующего ветра (рис. 4.3). Для ориентировочной оценки предполагается, что не должен превышать 80% от угла крена входа в воду палубы или 16°, в зависимости от того, что меньше.

От найденного значения откладываем влево величину амплитуды бортовой качки и в точке пересечения с ДСО проводим вертикальную прямую (рис. 4.3).

 Откладываем на ДСО  плечо кренящего момента от  шквального ветра  до пересечения с проведенной ранее вертикальной прямой и нисходящей ветвью плеча восстанавливающего момента (рис. 4.3).

Определяем правую границу  площади B (рис. 4.3), для чего на ДСО проводим вертикаль, соответствующую углу заливания судна , или углу 50°, или (пересечения плеча с нисходящей ветвью ДСО), в зависимости от того, что меньше.

Остойчивость судна считается  соответствующей критерию погоды, если площадь сегмента А меньше или  равна площади сегмента В (рис. 4.3).

Рисунок 4.3 ― Построение площадей А и В

Из рисунка видно , что означает соответствие выбранного грузового плана судна установленным ИМО нормам по критерию погоды.