Нормы остойчивости речных судов

Обновлено: 18.04.2024

Расчет остойчивости, позволяет плавсредству регулировать равновесие и противостоять воздействующим на него внешним факторам, которые могут вызвать крен или дифферент. Помимо общих для всех судов причин, приводящих в ряде случаев к потере поперечной остойчивости (т. е. действия ветра, волнения, обледенения Борьба с обледенением судна , движения на циркуляции и т. д.), буксирные суда могут быть опрокинуты в результате специфического кренящего воздействия — статически или динамически приложенного усилия со стороны буксирного троса, направленного под некоторым углом к ДП. Это может быть вызвано зарыскиванием по той или иной причине буксируемого объекта, неудачным маневрированием, несогласованностью действий судов участников буксировочной операции и другими обстоятельствами, известными из практики эксплуатации и анализа характерных аварий буксирных судов.

Регистр, Речной Регистр и ряд иностранных классификационных органов (в частности, в странах-участницах СЭВ) требуют не только обеспечения остойчивости буксирных судов по «критерию погоды» (т. е. по ветро-волновому воздействию) и надлежащим характеристикам диаграммы статической остойчивости, но и выполнения дополнительного, свойственного только буксирным судам, условия сохранения достаточной остойчивости при рывке буксирного троса. Однако подход к обеспечению последнего требования совершенно различен для морских линейных и многоцелевых буксиров и океанских буксиров-спасателей, с одной стороны, и для портовых буксиров-кантовщиков, а также речных буксиров — с другой.

Действительно, в настоящее время, как указывалось выше, в мировом буксирном флоте наблюдается довольно четкая специализация судов, которая соответствует общей тенденции к специализации флота. Современные буксирные суда проектируются и строятся либо для работы преимущественно в море (главным образом океанские буксиры-спасатели и другие морские буксиры), либо для эксплуатации в ограниченных, защищенных акваториях. Эти две категории буксиров существенно различаются по условиям эксплуатации, а следовательно, и по мореходным качествам. Большое значение имеет бортовая качка, тесно связанная с остойчивостью судна.

Практика расследования случаев опрокидывания буксиров при рывке троса показывает, что, как правило, происходило заливание внутренних помещений судна через одно из отверстий в бортах или на палубе (двери горловины, люки и т. п.), которые при буксировке на тихой воде по разным причинам оказывались открытыми. В результате буксир либо полностью терял плавучесть и шел ко дну, либо из-за кренящего действия влившейся воды крен его значительно возрастал и наступало опрокидывание.

Для удовлетворения требований Правил к остойчивости портовых буксиров-кантовщиков, а также относительно небольших буксиров общего назначения и внутреннего плавания, т. е. всех буксиров, эксплуатирующихся в основном на тихой воде, необходимо стремиться к обеспечению возможно больших значений поперечной метацентрической высоты и угла заливания, определенного в предположении, что все перечисленные выше отверстия открыты. В результате угол крена буксира при рывке уменьшится, а его заливание — отдалится.

В то же время требование об увеличении начальной остойчивости в ряде случаев оказывается совершенно неприемлемым для мореходных буксиров. Высокая начальная остойчивость приводит к снижению периода и коэффициента гашения бортовой качки с одновременным сдвигом зоны ее резонанса (т. е. значительного возрастания амплитуд) в область относительно коротких, наиболее часто встречаемых судном волн. Эти обстоятельства, усугубляемые к тому же относительно слабым ходовым демпфированием бортовой качки из-за низких скоростей буксировки, самым отрицательным образом сказываются на эксплуатации мореходных буксиров. Так, шведские буксиры-спасатели Морские буксирные суда, классификация и виды Памир, мощностью 4 200 л. с., имея начальную метацентрическую высоту до 1,9 м, уже на 3—4 балльном волнении испытывают интенсивную, резкую бортовую качку, существенно затрудняющую их работу, в особенности при отсутствии хода, т. е. в наиболее ответственный момент оказания помощи аварийным судам.

В штормовых условиях все отверстия, через которые может происходить заливание судна, будут задраены, поэтому для мореходных буксиров опасным режимом является не заливание, а опрокидывание. Сущность требований Регистра (согласованных с требованиями стран-участниц СЭВ) к остойчивости таких судов состоит в обеспечении умеренной начальной остойчивости и в компенсации соответствующей потери площади диаграммы статической остойчивости на начальном участке дополнительной площадью за счет возрастания допускаемого угла наклонения (угол опрокидывания, как правило, значительно выше угла заливания; рис. 1).

Рис. 1 Диаграммы статической остойчивости. 1 – портовый буксир; 2 – мореходный буксир. Заштрихованы площади диаграмм, соответствующие наклонению на предельно допустимый угол

Таким образом, диаграммы статической остойчивости «немореходных»* и мореходных буксиров оказываются в принципе различными: в первом случае они характеризуются высокой начальной остойчивостью и обрываются при некотором угле заливания, во втором — так называемой S-образностью, т. е. умеренной начальной метацентрической высотой и большей протяженностью «рабочего участка», ограничиваемого углом опрокидывания, за который в нормах остойчивости принят угол максимума диаграммы.

*Под «немореходными» буксирами здесь и далее, в соответствии со сказанным выше, понимаются буксиры, не предназначенные для преимущественной работы в море со значительным удалением от порта-убежища. Большинство буксиров относится именно к «немореходным».

Протяженность же диаграммы, как положение и величина ее максимума, в любом случае должна удовлетворять общим требованиям Правил.

Предлагается к прочтению: Способы применения буксиров

Кроме снижения начальной метацентрической высоты уменьшению качки (и тем самым лучшему удовлетворению как критерию рывка буксирного троса, так и общему «критерию погоды») способствует установка на буксире скуловых килей. Удачно спроектированные кили практически не снижают ходкости буксира и могут в некоторых случаях уменьшить амплитуду бортовой качки на 25—40%. Площадь скуловых килей обычно составляет 1—3% от произведения LT.

Критерий остойчивости по рывку буксирного троса зависит не только от характеристик диаграммы статической остойчивости буксира, но и в значительной мере — от размещения на судне точки приложения усилия со стороны буксирного троса (буксирного гака, канифас-блока, буксирной лебедки, ограничителей положения каната и т. п.) по длине и высоте. Понижение этой точки и смещение ее в корму оказывают положительное влияние на
остойчивость буксира при рывке, однако сдвиг в корму ухудшает управляемость при буксировке. Изменение высоты гака существенно влияет на критерий остойчивости лишь тогда, когда гак расположен достаточно близко к центру тяжести судна; если же он расположен на значительной высоте, то его сравнительно небольшие перемещения мало влияют на угол крена буксира, а следовательно, и на критерий остойчивости. Положение гака по длине буксира значительно влияет на угол крена, лишь если гак расположен достаточно далеко в корму от центра тяжести буксира (относительная абсцисса X_r/L составляет 0,25—0,5). Эти положения подтверждаются модельным и натурным экспериментом.

Удовлетворение тем или иным нормативам остойчивости не предотвращает опрокидывания, а создает лишь определенную вероятность безопасной эксплуатации при нормальных условиях плавания, позволяя сопоставить между собою различные суда. Так, существующие нормативы, основанные на работах В. М. Быкова и В. М. Лаврентьева учитывают схему поперечного рывка буксирного троса. Однако значительно опаснее, как показано теми же авторами, «косой» рывок, уравнения которого из-за своей сложности до сих пор не получили разрешения, вследствие чего отсутствует и соответствующее нормирование остойчивости. Этот режим должен быть полностью исключен из практики эксплуатации буксирных судов. Важную роль должна сыграть «Информация об остойчивости буксирного судна для капитана Составляющие водоизмещения и положение центра тяжести ». В ней должны быть указаны меры предосторожности, а также роль привходящих факторов (заливание палубы, влияние просадки судна, характеристик буксирного каната, фальшборта, положения рулей или поворотных насадок и т. д.).

*Под «немореходными» буксирами здесь и далее, в соответствии со сказанным выше, понимаются буксиры, не предназначенные для преимущественной работы в море со значительным удалением от порта-убежища. Большинство буксиров относится именно к «немореходным».

В процессе эксплуатации грузового судна оценка его остойчивости должна проводиться в соответствии с рекомендациями, изложенными в Информации об остойчивости, находящейся на борту каждого судна. Национальные требования к остойчивости грузовых судов, как правило, не могут быть ниже, чем установленные ИМО.

Минимальные критерии остойчивости для всех грузовых судов

Остойчивость грузового судна в любое время должна отвечать следующим критериям:

Начальная поперечная метацентрическая высота должна составлять не менее 0,15 м.
Плечо восстанавливающего момента должно составлять, по меньшей мере, 0,20 м при угле крена, равном или более 30°.
Площадь под кривой плеч статической остойчивости должна быть не менее 0,055 метро-радиана до угла крена 30° и не менее 0,09 метро-радиана до угла крена 40° или угла заливания, если этот угол менее 40°.
Площадь под кривой плеч статической остойчивости между углами крена 30° и 40° или между углами крена 30° и углом заливания, если этот угол менее 40°, должна быть не менее 0,03 метро-радиана.
Максимальная статическая остойчивость должна отмечаться при угле крена большем или равном 25°.

Для судов, перевозящих некоторые виды грузов установлены отдельные требования к их остойчивости.

Критерии остойчивости для судов перевозящих лесные грузы на палубе

Минимальные критерии остойчивости судов перевозящих лесные грузы на палубе в соответствие с вышеуказанным кодексом:

При отходе судна в рейс начальная поперечная метацентрическая высота должна быть не менее 0,10 м. На протяжении всего рейса метацентрическая высота должна быть положительной с учетом поправки на влияние свободной поверхности жидкости в танках и, где это уместно, на поглощение воды палубным грузом и/или обледенение открытых поверхностей.
Максимальная величина плеча статической остойчивости должна составлять, по меньшей мере, 0,25 м.
Площадь под кривой плеч статической остойчивости должна быть не менее 0,08 метро-радиан до угла крена 40° или до угла заливания, если этот угол менее 40°.

Меры по контролю остойчивости судов с лесным палубным грузом

Остойчивость судна в любое время, включая операции по погрузке и выгрузке лесного палубного груза, должна быть положительной и отвечать требованиям, указанным в Информации об остойчивости.

При расчете остойчивости следует учитывать следующее:

Увеличение веса лесного палубного груза вследствие намокания сухого леса, а также обледенения.
Изменение количества расходуемых запасов во время рейса.
Влияние свободной поверхности жидкости в танках в результате расходования топлива, воды и т.д.
Вес воды, которая может скапливаться в местах, не заложенных лесом, в пределах палубного груза.

Если во время погрузки судно получит крен, которому нельзя найти объяснения, то грузовые операции необходимо немедленно прекратить до выяснения причин, вызвавших крен.

На судах длиной менее 100 м необходимо также учитывать, что балластировка после отхода, может вызывать превышение эксплуатационной осадки судна по сравнению с лесной грузовой маркой. Балластировку и дебалластировку следует проводить в соответствии с инструкциями, изложенными в Информации об остойчивости.

Следует избегать избыточной начальной остойчивости судна, так как это может привести к быстрой и резкой качке при сильном волнении, которая вызовет большие силы скольжения и расшатывания груза, которые в свою очередь создадут высокие напряжения в найтовах. Предпочтительно, чтобы начальная поперечная метацентрическая высота не превышала 3% ширины судна, при условии, что другие критерии остойчивости также соответствуют установленным требованиям.

В случае, если судну предстоит плавание в районе действия зимней грузовой марки, то высота палубного груза не должна превышать одной трети от максимальной ширины судна.

Остойчивость судна будет удовлетворять предъявляемым требованиям как правило, если вес лесного палубного груза не будет превышать одной трети от общего веса груза.

Критерии остойчивости для судов, перевозящих зерно насыпью

Остойчивость судов, перевозящих зерно насыпью, должна отвечать требованиям Международного кодекса по безопасной перевозке зерна насыпью , одобренного резолюцией MSC.23(59) 23 мая 1991 года.

Согласно этому кодексу, для судов, перевозящих зерно насыпью, установлены следующие минимальные критерии остойчивости:

Начальная поперечная метацентрическая высота, с учетом поправки на влияние свободной поверхности жидкостей в танках, должна быть не менее 0,30 м.
Угол крена от смещения зерна не должен превышать 12°, а для судов, построенных на или после 1 января 1994 г., угла входа кромки палубы в воду, смотря по тому, что меньше.
На диаграмме статической остойчивости, площадь между кривой кренящих и кривой восстанавливающих плеч до угла крена, соответствующего максимальной разности между ординатами этих двух кривых, или 40°, или угла заливания, смотря по тому, что меньше, при всех условиях загрузки должна быть не менее 0,075 метро-радиан.
Также после погрузки и до выхода в море судно не должно иметь крена.

Перед погрузкой зерна насыпью, необходимо выполнить расчет и оценку динамической остойчивости судна, с учетом возможного смещения груза, согласно требованиям Кодекса по безопасной перевозке зерна насыпью. Для этого строят диаграмму статической остойчивости. Диаграмма статической остойчивости должна строиться по пантакаренам, включая пантакарены при 12° и 40°, с максимально возможной точностью.

Диаграмма статической остойчивости, построенная в соответствие с требованиями Кодекса по безопасной перевозке зерна насыпью

My — Условный объемный кренящий момент от поперечного смещения зерна.

γ — Удельный погрузочный объем зерна.

∆ — Весовое водоизмещение судна.

Значения условных объемных кренящих моментов от смещения зерна приводятся в зерновой информации об остойчивости, находящейся на борту судна.

Удельный погрузочный объем зерна сообщает судовой агент, либо представитель грузоотправителя.

Критерии остойчивости для контейнеровозов длиной более 100 м

В соответствии с требованиями Кодекса остойчивости неповрежденных судов всех типов, на которые распространяются документы ИМО, остойчивость всех контейнерных судов длиной более 100 м. должна соответствовать следующим условиям:

Площадь под кривой плеч статической остойчивости, должна быть не менее 0,009/С метро-радиан до угла крена в 30° и не менее 0,016/С метро-радиан до угла крена в 40° или угла заливания, если этот угол менее 40°.
Площадь под кривой плеч статической остойчивости, между углами крена 30° и 40° или 30° и угла заливания , если этот угол менее 40°, должна быть не менее 0,016/С метро-радиан.
Плечо статической остойчивости должно составлять по меньшей мере 0,033/С м при угле крена, равном или более 30°.
Максимальное плечо статической остойчивости должно составлять, по меньшей мере 0,042/С м.
Общая площадь, ограниченная кривой плеч статической остойчивости, до угла заливания должна быть не менее 0,029/С метро-радиан.
В указанных выше критериях коэффициент формы С следует рассчитывать с использованием формулы и рисунка:

Tср — Средняя осадка, в метрах.

как указано на рис. 2 и 3.

H — Теоретическая высота борта судна, в метрах.

B — Теоретическая ширина судна, в метрах.

Zg — Возвышение центра тяжести судна над килем, должно приниматься не менее Tср.

δ — Коэффициент полноты водоизмещения.

α — Коэффициент полноты ватерлинии.

Рисунок 2. Расчет коэффициента С

Рисунок 3. Расчет коэффициента С

Больше информации по вопросам остойчивости можно найти в книге «Остойчивость грузовых судов» .

Все условные обозначения написаны так же как и в вышеуказанной конвенции.
По критерию погоды оценивают способность судна противостоять совместному воздействию ветра с траверза и бортовой качки.
Под действием волн судно испытывает бортовую качку и от угла крена , вызванного постоянным ветром, наклоняется в наветренную сторону до угла крена, равного амплитуде качки .

Алгоритм для оценки остойчивости судна по критерию погоды.

1. Вычисляют амплитуду качки судна , плечо кренящего момента от воздействия постоянного ветра , плечо кренящего момента при шквальном ветре .

2. Строят диаграмму статической остойчивости, при этом должно учитываться влияние свободной поверхности жидких грузов в судовых цистернах.

3. На диаграмме статической остойчивости выполняют построения, как показано на рис. 1.

4. Вычисляют площади a и b. Площадь b должна быть больше или равна площади a.

Для того чтобы избегать чрезмерных результирующих углов крена, угол крена от воздействия постоянного ветра не должен быть больше 16° или 80% от угла, при котором кромка палубы погружается в воду, в зависимости от того, какой угол меньше.

Амплитуда качки судна вычисляется по следующим формулам:

— Для судна без скуловых килей с острой скулой:

— Для судна без скуловых килей с круглой скулой:

— Для судна со скуловыми килями:

— Коэффициент из таблицы 1.
— Коэффициент из таблицы 2.
k — Коэффициент из таблицы 3 для судна, имеющего скуловые кили.
s — Коэффициент из таблицы 4, в зависимости от периода качки T.
r — Параметр.

Параметр r вычисляется по формуле:

KG — Возвышение центра тяжести судна над основной плоскостью.
d — Средняя осадка судна в метрах.

Значения промежуточных величин в таблицах 1 — 4 определяются линейной интерполяцией.
При отсутствии данных в Информации об остойчивости, коэффициент общей полноты судна , может быть рассчитан по формуле:

Период бортовой качки T (в секундах) вычисляется по формуле:

В — Ширина судна (в метрах).
d — Средняя осадка судна (в метрах).
GM — Поперечная метацентрическая высота, с учетом влияния свободной поверхности жидких грузов (в метрах).
— Коэффициент общей полноты судна.
— Общая суммарная площадь скуловых килей или площадь проекции боковой поверхности брускового киля или сумма этих площадей (в квадратных метрах — м²).
— Длина судна в районе действующей ватерлинии (в метрах).

Порядок вычисления плеч ветровых кренящих моментов:

1. Плечо кренящего момента от воздействия постоянного ветра вычисляют по формуле:

2. Плечо кренящего момента при шквальном ветер находят по формуле:

P = 504 Па. – Давление ветра. Для судов в ограниченном плавании, значение Р может быть уменьшена с одобрения Администрации флага судна.
A — Площадь парусности судна и палубного груза (в квадратных метрах — м²).
Z — Плечо парусности, равное расстоянию по вертикали от центра парусности до центра погруженной площади боковой поверхности или до точки, приблизительно равной половине осадки (в метрах).
Δ — Весовое водоизмещение судна (в тоннах).
g — Ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с².

Плечи ветровых кренящих моментов и являются постоянными величинами при всех углах крена.

Пример диаграммы статической остойчивости.

Рисунок 1. Оценка остойчивости судна по критерию погоды

На рисунке 1 обозначены следующие углы крена:

— Угол крена от действия постоянного ветра.
— Угол крена в наветренную сторону от действия волн, равный амплитуде качки судна на спокойной воде.
— Угол крена, до которого измеряется площадь b, равен углу крена 50°, или углу заливания , или углу , в зависимости от того, какой угол меньше.
– Угол заливания, это угол крена, при котором погружаются отверстия в корпусе, надстройках или рубках судна, которые не могут быть герметично закрыты. Для целей настоящего критерия малые отверстия, через которые не может произойти прогрессирующего затопления судна, можно не рассматривать как открытые отверстия.

– угол, соответствующий второму пересечению плеча с кривой плеч статической остойчивости (GZ).

Порядок вычисления площадей a и b рассмотрен в разделе «Вычисление площади под кривой на диаграмме статической остойчивости».

Для обеспечения безопасности плавания судно должно обладать определенной потенциальной плавучестью – запасом плавучести, характеризуемой величиной непроницаемого для воды объема корпуса, расположенного выше действующей ватерлинии. Следовательно, запасом плавучести можно считать то количество грузов (или воды), которое судно может принять сверх уже находящихся на нем до полной потери плавучести.

Запас плавучести обычно выражается в процентах от водоизмещения судна с полным грузом, т. е. является относительным запасом плавучести. Если непроницаемый для воды надводный объем корпуса обозначить через V_Н , тo относительный запас плавучести выразится отношением:

Относительный запас плавучести различен у судов разных типов и составляет: для пассажирских судов – около 80 %, сухогрузов – 25–50 % и танкеров – 15–25 %.

Рис. 1

Сохранение запаса плавучести и его конструктивное обеспечение имеют жизненно-важное значение для всякого судна. Достаточный запас плавучести в процессе проектирования и постройки судна достигается рядом конструктивных мероприятии, к числу которых относятся: обеспечение достаточной высоты надводного борта, устройство водонепроницаемых закрытий и разделение судна на отсеки прочными водонепроницаемыми переборками и палубами. При отсутствии последних, любое повреждение подводной части судна может привести к полной потере запаса плавучести и гибели судна. Запас плавучести в этом случае конструктивно не обеспечен.

Величина надводного борта

Запас плавучести непосредственно связывают с высотой надводного борта: чем она больше, тем больше запас плавучести. Поэтому высоту надводного борта судна принимают в качестве основного измерителя запаса плавучести и регламентация запаса плавучести в определенной степени сводится к нормированию минимальной высоты надводного борта, допускаемой с точки зрения обеспечения плавучести судна.

Предлагается к прочтению: Непотопляемость судна

Допустимая высота надводного борта, именуемая в “Правилах о грузовой марке морских судов” (1974 г.) минимальным надводным бортом, обеспечивает судну запас плавучести, который считается достаточным для безопасного плавания в определенных районах и в определенное время года. Высоту безопасного надводного борта устанавливают для каждого судна в зависимости от его длины, коэффициента общей полноты, седловатости (продольной погиби) палубы, погиби бимсов и других факторов. При назначении судну минимального надводного борта принимается во внимание также его прочность и наличие эффективных средств защиты самого судна и его личного состава от воздействия среды (закрытия люков, отверстий в бортах, палубах и надстройках; средства доступа в судовые помещения; леерные ограждения).

Грузовая марка

Чтобы избежать перегрузки судна при эксплуатации, установленное значение надводного борта фиксируют путем нанесения на каждом борту судна грузовой марки (Load Line), состоящей из палубной линии, знака грузовой марки и марок, применяемых со знаком грузовой марки.

Рис. 2

Различают обычную международную грузовую марку и специальные грузовые марки, которые наносят на борт некоторых судов помимо обычных марок (лесовозы Специализированные суда для перевозки сухих грузов , пассажирские суда загран. плавания) или взамен них (наливные суда, морские суда внутреннего плавания).

Международная грузовая марка имеет следующий вид:

Рис. 3

В международную грузовую марку входит следующий ряд марок:

Летняя грузовая марка Л (S – summer) – минимальный надводный борт для летнего плавания судна в морской воде.
Зимняя – 3 (W – winter) – зимний надводный борт, который получают увеличением летнего на 1/48 летней осадки.
Зимняя грузовая марка для северной Атлантики – ЗСА (WNА – winter north atlantic). У судов длиной более 100,5 м этот минимальный борт совпадает с нормальным зимним. У судов длиной менее 100,5 м он увеличен на 50 мм, т. к. условия плавания судов сравнительно малых размеров более тяжелые.
Тропическая – Т (Т– tropical) – получена путем уменьшения летнего надводного борта на 1/48 летней осадки.
Грузовая марка для пресной воды – П (F – fresh water) – положение этой марки по высоте определяется вычитанием из летнего надводного борта значения изменения осадки судна при переходе из морской воды в пресную.
Тропическая марка для пресной воды – ТП (ТF – tropical fresh water) – ее получают уменьшением тропического надводного борта на величину изменения осадки при переходе из соленой воды в пресную.

Буквы BV на марке обозначают классификационное общество, под надзором которого находится данное судно – в данном случае BUREAU VERITAS.

Для лесовозов существует специальная лесная грузовая марка, которая наносится левее знака грузовой марки. Она уменьшает надводный борт, т. к. лес придает судну дополнительную плавучесть.

Пассажирские марки обозначаются литерами С1, С2, С3 и т. д., расположены перпендикулярно вертикальной линии в корму.

Существует специальная грузовая марка для судов внутреннего плавания. Она имеет вид:

Рис. 4

Назначение минимального надводного борта этих судов зависит от района плавания этих судов.

Судам, совершающим международные рейсы, регистром выдается “международное свидетельство о грузовой марке”, которое составляется на русском и английском языках.

Требования регистра к остойчивости судов, нормы остойчивости

Цель нормирования остойчивости судов – обеспечение необходимой и достаточной остойчивости для безопасного плавания судов в эксплуатационных условиях.

Остойчивость судна проверяют по основному и дополнительным критериям. По основному критерию остойчивости безопасность плавания проверяют в штормовую погоду. Судно должно, не опрокидываясь, противостоять одновременному действию динамически приложенного давления ветра и бортовой качки при наихудшем в смысле остойчивости варианте нагрузки. Остойчивость судов считается достаточной, если динамически приложенный кренящий момент давления ветра М_КР равен опрокидывающему моменту М_опр или меньше него, т. е. безопасность судна гарантирована при М_КР ≤ М_опр .

Отношение М_опр/М_КР называется критерием погоды К и должен быть равен:

К = М о п М к р ≥ 1

Кренящий момент от давления ветра вычисляется по формуле:

М к р = 0 , 001 · Р В · S П · Z П

P в – условное расчетное давление ветра, Па;
Sп – площадь парусности, м 2 ;
Zп – отстояние центра парусности от плоскости действующей ватерлинии, м.

Давление ветра Рв определяется по таблицам “Правил классификации и постройки морских судов” Регистра в зависимости от района плавания и значения Zп . Такие же таблицы могут быть приведены также в документе Ship Particulars или в документе Stability Booklet. Для определения величин Sп и Zп может использоваться график элементов парусности судна, показанный ниже на рис. 5.

Рис. 5

Опрокидывающий момент M_опр определяется по диаграмме динамической или статической остойчивости, рассчитанной с учетом влияния свободной поверхности жидких грузов. Определение опрокидывающего момента M_опр производится для наиболее опасного случая, когда судно наклонено в сторону противоположную действию внешнего динамического кренящего момента. Для этого рассчитывается условная амплитуда качки судна θr по формуле:

θ r = X 1 · X 2 · Y ,

X1, X2 – безразмерные множители;
Y – множитель, град.

Все эти множители можно определить с помощью таблиц, которые приведены в указанной выше документации.

Остойчивость проверяется при всех вариантах нагрузки. Для судов тех типов, по которым отсутствуют специальные указания, в число вариантов нагрузки, подлежащих проверке, входят следующие:

судно с полным грузом и полными запасами;
судно с полным грузом и 10 % запасов;
судно без груза с полными запасами;
судно без груза с 10 % запасов.

Критерий погоды К считается основным, так как он в какой-то степени связывает значение остойчивости с оценкой действующих на судно внешних сил. Помимо критерия погоды К Правила Регистра регламентируют параметры диаграммы статической остойчивости. Согласно требованиям Правил, максимальное плечо диаграммы статической остойчивости морских судов всех типов должно быть не менее 0,25 м (при длине судна менее 80 м) и не менее 0,2 м (при длине судна более 105 м) при угле крена более 30 град.

Предел положительной статической остойчивости, характеризуемый углом заката диаграммы, должен быть не менее 60 град. У судов с отношением B/T более 2,0 возможно некоторое уменьшение угла заката, соответствующего максимальному плечу диаграммы.

В качестве дополнительного условия достаточной остойчивости угол максимума диаграммы должен быть более 30 град. Также правила требуют, чтобы исправленная (с учетом влияния свободной поверхности жидких грузов) метацентрическая высота у всех судов при всех возможных вариантах нагрузки была положительной.

Помимо рассмотренных общих критериев остойчивости Правила предусматривают ряд дополнительных критериев, обусловленных типом судна. Так, остойчивость пассажирских судов определяют для случая скопления пассажиров на одном борту и при повороте судна под действием руля (крен на циркуляции). Остойчивость буксиров проверяют при поперечном рывке буксирного троса.

Таким образом, коротко требования Регистра к остойчивости морского неповрежденного судна можно выразить так:

K = М_опр/М_кр ≥ 1 ;
l_ст ≥ 0,25 м (при L ≤ 80 м), l_ст ≥ 0,20 м (при L ≥ 105 м) ;
θ _max ≥ 30° ;
θ _зaк ≥ 60° ;
h > 0 .

Для сухогрузных судов дополнительно ограничивается избыточная остойчивость путем её проверки по критерию ускорения:

К * = 0 , 3 а р а с ч ≥ 1

С более подробным описанием проверки Норм остойчивости судна можно ознакомиться в учебных пособиях с названием «Практические расчеты мореходных качеств судна», а также в Правилах классификации и постройки морских судов Регистра или на английском языке в документе «Code on INTACT STABILITY for oll types of ships».

Требования к остойчивости судов, перевозящих насыпные грузы

Согласно положениям Правил Регистра остойчивость судна, перевозящего насыпные грузы, считается достаточной, если: угол статического крена судна θ_ст не превысит 8 град; протяженность диаграммы статической остойчивости будет не менее 55 град. Так же, как для других судов h > 0, l_ст ≥ 0,2 м (при L > 105 м), K ≥ 1 .

Рис. 6

В условиях плавания любое судно, отвечающее нормам достаточной остойчивости, можно поставить в опасное положение или привести к опрокидыванию из-за неправильной эксплуатации или загрузки.

Ответственность за остойчивость судна в процессе эксплуатации возлагается на капитана, которому, согласно требованиям Регистра, выдается “Информация об остойчивости судна” (Stability Information for Captain – Stability Booklet).

“Информация” в систематизированной форме содержит: сведения об остойчивости судна при типовых, предусмотренных заранее, вариантах загрузки; общие рекомендации и конкретные указания относительно эксплуатационных ограничений, которые необходимо выдерживать, чтобы обеспечить безопасность судна в отношении опрокидывания (здесь же приводятся мероприятия по улучшению остойчивости судна); различного рода вспомогательные графики, таблицы, шкалы, диаграммы и другие материалы, необходимые для оценки остойчивости при возможных в эксплуатации, но не предусмотренных заранее, вариантах нагрузки.

“Информация” составляется по материалам опытного кренования судна. Данные, характеризующие остойчивость судна в типовых условиях нагрузки, позволяют судоводителю без всяких расчетов количественно оценить остойчивость при наиболее часто встречающихся в эксплуатации состояниях нагрузки или же при известном состоянии нагрузки сопоставить остойчивость судна с близкой к нему и заранее рассчитанной остойчивостью. В “Информации” имеются специальные стандартные бланки для каждого типового случая нагрузки, содержащие схему нагрузки судна, таблицу нагрузки масс, диаграмму статической остойчивости и таблицу остойчивости судна. В последней указаны нижние пределы основного (по условиям погоды) и дополнительных критериев остойчивости, при которых эксплуатация судна считается безопасной.

Указания капитану содержат необходимые рекомендации по управлению судном на циркуляции и в штормовую погоду, по приему и расходованию жидких грузов, сведения о мерах предосторожности при перевозке пассажиров, а также насыпного и лесного грузов.

Материалы для расчета остойчивости Остойчивость буксиров и буксиров-толкачей при нетипичных случаях нагрузки содержат: диаграмму предельных допускаемых моментов; диаграмму предельных возвышений Ц.Т. судна; универсальную диаграмму остойчивости; чертеж размещения грузов на судне; таблицу для оценки остойчивости судна по периоду бортовой качки; диаграммы осадок носом и кормой.

Диаграмма предельно допустимых моментов

На вертикальной шкале диаграммы отложены статические моменты M_Z, на горизонтальных – водоизмещение судна D и средняя осадка Т_СР.

Рис. 1

На диаграмме нанесены кривые предельно допустимых моментов М_ZДОП с обледенением и без обледенения.

Таким образом, для того чтобы пользоваться диаграммой допускаемых моментов, необходимо знать водоизмещение судна или среднюю осадку и статический момент М_Z. Эти данные определяются в табличной форме (сводная таблица масс нагрузок судна).

К полученному суммарному значению статического момента М_Z присоединяют поправку на влияние свободных поверхностей судовых цистерн. Полученное исправленное значение М_Z сопоставляют при данном водоизмещении D с допускаемым моментом М_ZДОП по предельной кривой, нанесенной на диаграмме допускаемых моментов.

Рис. 2 Диаграмма допускаемых статических моментов Мz т/х «Славянск»

Если разность М_Z испр – М_Z доп отрицательная, то судно удовлетворяет требованиям норм остойчивости; если же эта разность положительна, то судно не удовлетворяет требованиям норм остойчивости и необходимо произвести балластировку судна путем приема забортной воды в балластные цистерны. Помимо кривых предельно допустимых моментов на поле диаграммы наносятся кривые постоянных значений метацентрической высоты h.

Диаграмма допускаемых (предельных) значений возвышения Ц.Т. судна

Вместо диаграмм моментов Правила допускают помещать в “информацию” графики и таблицы допускаемых значений максимального возвышения Ц.Т. судна в зависимости от водоизмещения, дедвейта или средней осадки судна. В этом случае оценка остойчивости судна сводится к сопоставлению аппликаты Z_G, соответствующей данной нагрузке судна, с предельно допустимой аппликатой Z_G крит. Если окажется, что Z_G ≤ Z_G крит то судно удовлетворяет требованиям норм остойчивости.

Рис. 3

Значения предельно допустимой аппликаты в зависимости от водоизмещения или осадки судна представляются в виде графика. Таких графиков может быть несколько (для летнего плавания, для зимнего плавания в условиях обледенения Борьба с обледенением судна и т. п.). Поле графика разбивают на зоны опасного и безопасного плавания.

Если окажется, что при данном состоянии нагрузки судна Z_G > Z_{G КРИТ}, то прибегают к балластировке путем заполнения судовых цистерн жидким грузом.

Автор статьи

Куприянов Денис Юрьевич

Юрист частного права

Страница автора

Читайте также: