ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.08.2019
Просмотров: 12939
Скачиваний: 276
105
где ????
н
– непроницаемый объем груза, иначе говоря, его объемное
водоизмещение, м
3
;
????
вгр
– объем, занимаемый водой в пределах объема
????
гр
, включая
скважистость и водопоглощение груза, м
3
,
и будем считать эффективной плотностью груза его массу (вместе с тарой и
упаковкой), отнесенную к водонепроницаемому объему
????
гр
=
????
гр
????
н
, т/м
3
. (6.5)
Коэффициент
проницаемости
однородного
груза
определяется
выражением
????
гр
=
????
вгр
????
гр
=
(????
гр
− ????
н
)
????
гр
= 1 − (
????
н
????
гр
), (6.6)
но из (6.5) имеем
гр
н
гр
m
V
, м
3
, (6.7)
а из (6.3) имеем ????
гр
= ????
гр
∙ ????
гр
, м
3
, (6.8)
и, подставляя эти выражения в (6.6), получим
????
гр
= 1 − (
1
????
гр
∙ ????
гр
). (6.9)
В этом выражении в явном виде выделено влияние компактности укладки
груза на его коэффициент проницаемости и с его помощью это влияние может
быть оценено численно. Эффективная плотность ????
гр
характеризует
проницаемость одного места груза и является более стабильной величиной,
нежели
????
гр
, т.к. не зависит от характера укладки груза в отсеке, а только от
вещества груза и его упаковки (внутренней скважистости). Очевидно, что для
однородных не поглощающих воду грузов, перевозимых без тары, ????
гр
есть
обычная плотность вещества груза.
Полученные значения коэффициентов проницаемости грузов являются
основными
исходными
данными
при
определении
коэффициентов
проницаемости затапливаемых отсеков.
Если уровень воды в затопленном отсеке, определяемый аварийной
ватерлинией, полностью проходит через однородный груз, то коэффициент
106
проницаемости отсека равен коэффициенту проницаемости груза. Если же
уровень воды находится выше поверхности груза, то коэффициент
проницаемости отсека определяется выражением
????
от
=
????
гр
∙ (????
гр
+ ????
св
)
????
= 1 − ((
????
гр
????
) ∙ (1 − ????
гр
)), (6.10)
где ????
св
– объем между поверхностью воды в отсеке и поверхностью груза
(свободный объем) определяется выражением
????
св
= ???? − ????
гр
, м
3
, (6.11)
а ???? – объем отсека по уровень затопления, м
3
.
Объем влившейся воды в отсек найдется по выражению
????
в
= ????
от
∙ ???? = ???? − (
????
гр
????
гр
) , м
3
. (6.12)
Если отсек загружен разнородными грузами, имеющими различные
коэффициенты проницаемости, то общий коэффициент проницаемости отсека
определяется выражением
????
от
=
∑ ????
гр
∙ (????
гр
+ ????
св
)
????
= 1 −
1
????
∙ ∑ ????
гр
∙ (1 − ????
гр
), (6.13)
а объем влившейся в отсек воды будет
????
в
= ????
от
∙ ???? = ???? − ∑
????
гр
????
гр
, м
3
. (6.14)
Здесь суммирование распространяется на все грузы в отсеке, находящиеся
под поверхностью воды.
При расчетах непотопляемости наряду с рассмотренным выше
коэффициентом проницаемости объема отсека, используются коэффициенты
проницаемости площади свободной поверхности воды в отсеке ????
????
, а также ее
моментов инерции ????
????
и
????
????
. В тех случаях, когда уровень свободной поверхности
воды проходит через однородный груз, значения этих коэффициентов
проницаемости следует принимать равными ????
гр
. Если уровень воды в отсеке
выше поверхности груза, то ????
????
= ????
????
= ????
????
= 1.
107
Когда часть свободной поверхности воды проходит через груз,
коэффициенты проницаемости ????
????
,
????
????
и
????
????
лежат в пределах от
????
гр
до 1 и их
значения могут быть определены лишь при известных площади сечения груза и
их расположения на площади сечения отсека.
6.4 Методы расчета аварийной посадки судна
Применяют два метода определения посадки и остойчивости судна при
затоплении отсеков.
Первый метод, называемый методом приема груза, состоит в том, что
влившуюся в отсек воду рассматривают как дополнительно принятый на судно
груз. Если затапливаемый отсек относится к первой или второй категориям, то
для расчетов пользуются почти исключительно этим методом.
Если затапливаемый отсек относится к третьей категории, то применение
этого метода осложняется тем, что масса влившейся в отсек воды не может
быть найдена заранее, так как ее уровень, совпадающий с уровнем забортной
воды, определяется посадкой судна, которая не известна и сама зависит от
количества влившейся в отсек воды. Поэтому метод приема груза в этом случае
приводит к последовательным приближениям. Ватерлинию первого
приближения находят предполагая, что отсек заполняется до уровня начальной
ватерлинии. Последующие ватерлинии определяются добавлением массы воды
в отсеке между исходной и найденной ватерлиниями каждого приближения.
Расчет прекращают, когда поправки к осадкам носа и кормы будут находиться
в пределах желаемой точности. В большинстве случаев бывает достаточно трех
приближений.
Второй метод, называемый методом постоянного водоизмещения, или
методом исключения, состоит в том, что затапливаемый отсек с учетом его
коэффициента проницаемости исключают из водоизмещающего объема
корпуса. Тогда влившаяся в отсек вода считается забортной и не
принадлежащей судну, а весовое водоизмещение и координаты центра тяжести
(ЦТ) судна остаются такими же, как до аварии. В этом случае изменяется форма
водоизмещающего объема и должны быть пересчитаны все необходимые
элементы теоретического чертежа, по которым аварийную посадку судна
определяют так же, как для неповрежденного судна.
Метод постоянного водоизмещения дает прямое решение задачи, но
требует предварительного пересчета элементов теоретического чертежа судна
для каждого из затапливаемых отсеков.
Заметим, что методы приема груза и постоянного водоизмещения
приводят к различным значениям многих рассчитываемых величин, таких как
водоизмещение,
координаты
(ЦТ)
судна,
теоретические
элементы,
метацентрическая высота и других, но оба метода, конечно, приводят к одним и
тем же параметрам аварийной посадки.
108
6.5 Расчет посадки и остойчивости поврежденного судна
При известных уровне затопления отсека и его проницаемости, расчет
посадки и остойчивости выполняется как для приема груза.
При расчете массы влившейся воды и поправки к поперечной
метацентрической высоте на влияние свободной поверхности плотность
влившейся воды
, должна учитывать влияние коэффициента проницаемости
отсека ????
от
????
ус
= ????
от
∙ ????, т/м
3
. (6.15)
Для больших отсеков, в пределах которых могут располагаться помещения
различных типов объемом ????
????
каждый, либо занятые грузами и оборудованием
различной проницаемости ????
гр????
, массу влившейся при аварии воды ????
в
и
изменения статических моментов ????????
????
,
????????
????
,
????????
????
вычисляют по формулам
m
в
= ???? ∙ Σ????
гр????
∙ ????
????
, т, (6.16)
????????
????
= ???? ∙ Σ????
гр????
∙ ????
????
∙ ????
????
, тм, (6.17)
????????
????
= ???? ∙ Σ????
гр????
∙ ????
????
∙ ????
????
, тм, (6.18)
????????
????
= ???? ∙ Σ????
гр????
∙ ????
????
∙ ????
????
, тм, (6.19)
где ????
????
, ????
????
, ????
????
–
координаты центров тяжести объемов ????
????
, м.
Изменение средней осадки ????????
ср
, и дифферента ????????
????
определяется по
формулам
????????
ср
=
m
в
????
, м, (6.20 )
????????
????
=
m
в
∙ (????
????
− ????
????
)
????
диф
, м, (6.21 )
где ???? – число тонн на 1 см осадки, т/см;
????
диф
– момент дифферентующий на 1 см осадки, тм/см.
Изменение осадок оконечностей ????????
н
и
????????
к
определяется по уравнениям
109
????????
н
= ????????
ср
+ (
????
2
− ????
????
) ∙
????????
????
????
, м, (6.22)
????????
к
= ????????
ср
− (
????
2
+ ????
????
) ∙
????????
????
????
, м, (6.23)
где ???? –
длина судна, м;
????
????
–
абсцисса центра тяжести ватерлинии, м.
Влияние массы влившейся воды ????
в
на поперечную метацентрическую
высоту вычисляется по формуле
????ℎ
в
=
m
в
∙ (????
ср
+
m
в
200 ∙ ????
− ℎ −
????????
????
m
в
)
(Δ
о
+ ???????? + m
в
)
, м, (6.24)
где ????
ср
– средняя осадка судна до аварии, м;
ℎ – поперечная метацентрическая высота до аварии, м;
∆
о
– водоизмещение судна порожнем, т;
???????? – дедвейт судна, т.
Влияние свободной поверхности воды на поперечную метацентрическую
высоту определяется по выражению
????ℎ
????
= −
????
ус
∙ ????
????
(Δ
о
+ ???????? + m
в
)
, м, (6.25)
где ????
????
–
момент инерции свободной поверхности жидкости, м
4
.
Если свободная поверхность выше верхнего уровня груза, тогда условную
плотность принимают ????
ус
= 0,98 ∙ ????.
Если отсек затоплен полностью без свободной поверхности, тогда
изменение к поперечной метацентрической высоте на влияние свободной
поверхности воды принимают ????ℎ
????
= 0.
Крен судна в градусах после затопления отсека определяется по формуле
???? =
57,3 ∙ (
Δ ∙ ℎ ∙ ????
0
57,3
+ ????????
????
)
(Δ + m
в
) ∙ (ℎ + ????ℎ
в
+ ????ℎ
????
)
, град., (6.26)
где ∆ – весовое водоизмещение судна, т;
????
0
– угол крена до аварии, град.
Посадку и остойчивость судна после затопления отсека в балластном
переходе или при посадке по ватерлинию (ВЛ), которая проходит значитeльно
ниже грузовой марки, можно определить по диаграмме осадок носом и кормой,