Вплив умов плавання на стійкість судна - Студопедія
3.12.1 Статичний та динамічний тиск вітру. Тиск вітру на судно розподіляється нерівномірно і залежить від висоти розташування даної частини судна над рівнем моря, ступеня її обтічності та напряму вітру по відношенню до судна. Насправді, прийнято вважати, що тиск вітру наводиться однієї рівнодіючої силі Рv, залежить від тиск вітру рv і площу парусності судна Аv.
Під площею парусності розуміють площу проекції надводної частини судна на діаметральну площину прямому положенні. Статичний тиск вітру (рис. 3.30 а) викликає дрейф судна, тобто. його рух у напрямку, перпендикулярному ДП, з деякою швидкість V. При цьому сили опору води R, що виникають, з деяким наближенням, можна вважати прикладеним на половині опади судна. У такому випадку, плече статичного моменту, що хрещує lw1, дорівнює
де pv-тиск вітру, Па, що визначається за таблицею 3 в залежності від району плавання судна;
zv - плече парусності, м, прийняте рівним виміряної по вертикалі відстані від центру площі парусностіАvдо центру площі проекції підводної частини корпусу на діаметральну площину, або, приблизно, до середини осаду судна;
zп - аплікату центру парусності судна над основною площиною
Av - площа парусності, м 2;
Δ - водотоннажність судна, т;
g-прискорення вільного падіння, що дорівнює 9,81 м/с 2 .
Малюнок 3.30 – Визначення моменту, що хрещує, при статичному
та динамічний тиск вітру.
При динамічному тиску вітру, коли при шквалі, що налетів, сила тиску вітру Рv прикладається до судна практично миттєво, сили опору води ще не встигають розвинутися. поступальногопереміщенню судна перешкоджають сили інерції самого судна Рин.с, рівнодіюча яких прикладена в ЦТ судна, та сила інерції приєднаної маси води Рин.в, яку судно захоплює у себе.
| Район плавання судна | Тиск вітру рv, Па |
| Необмежений | |
| Обмежений І | |
| Обмежений ІІ, ІІСП, ІІІСП |
Можна вважати, що точка застосування рівнодіючих інерційних сил Рін знаходиться на рівні ватерлінії (рис 3.30, б), тому плече моменту, що хрещує, від динамічного прикладеного тиску вітру може бути знайдений за формулою
де z – аплікату центру парусності судна над ватерлінією.
Малюнок 3.31 – Вітровий крен на хвилюванні:
а) – при нахилі на навітряний борт;
б) – при крені на підвітряний борт
3.12.2 Вітровий крен на хвилюванні. Розглянемо спільний вплив шквалу вітру та хвилювання на судно (рис. 3.31), яке під дією хитавиці нахилилося: а) на навітряний борт; б) на підвітряний борт.
У першому випадку на судно діють два однаково спрямованих динамічних моменту: mΘ1, що відновлює, і хрячий mкр.дин.
Динамічний кут Θдин крену визначається за діаграмою статичної стійкості. Найбільший динамічний момент mдин.max, який судно із заданою діаграмою статичної стійкості здатне витримати не перекидаючись, визначається повним використанням запасу динамічної стійкості, тобто. рівністю площ АВС та СDЕ на рис. 3.31 а.
У другому випадку динамічний спосіб судна створюється різницею моментів mΘ1 і mкр.дин, так як хрещений іВідновлюючі моменти мають різні знаки. Визначення динамічного кута нахилу показано на рис. 3.31, б.
Як видно, під час шквального вітру динамічні кути крену будуть більшими у тому випадку, коли на хвилюванні судно нахилилося на навітряний борт. Ця ситуація, як небезпечніша для судів, приймається за розрахункову при нормуванні їх стійкості.
3.12.3 Зледеніння суден. Для суден, що плавають у зимових сезонних зонах, встановлених Правилами Реєстру СРСР про вантажну марку, враховують можливість зледеніння, вплив якого рівносильний прийому високо розташованого вантажу, що збільшує водотоннажність, аплікату ЦТ і площу парусності та погіршує стійкість. Особливо небезпечне асиметричне зледеніння, що створює момент, що хрещує, дія якого в умовах зниженої стійкості може призводити до виникнення значних кутів крену.
Малі судна обмерзають сильніше, ніж великі, що більшою заливаемостью і забризкуванням їх за штормі, і навіть більшими відносними розмірами такелажу, рангоуту, комінгсів люків та інших надводних частин судна. Крім цього, верхні ділянки корпусу малих суден обмерзають інтенсивніше відповідних ділянок великих суден, що призводить до несприятливого розподілу льодового навантаження. Таким чином, навіть при однаковій швидкості обмерзання, зледеніння тим небезпечніше, чим менше судно. Статистика загибелі суден від зледеніння включає переважно порівняно невеликі промислові судна, тому експлуатація малих суден (довжиною менше 20 м) в умовах можливого зледеніння, як правило, не допускається.
Для суден, що плавають на північ від паралелі 66,3 0 N і на південь від паралелі 60 0 S, а також у Беринговому та Охотському морях, у Татарській протоці, Правила Реєстру встановлюютьрозрахункові норми зледеніння. Маса льоду на квадратному метрі площі загальної горизонтальної проекції відкритих палуб, що включають суму горизонтальних проекцій всіх відкритих палуб і переходів незалежно від наявності навісів, приймають 30 кг. Момент за висотою горизонтального навантаження визначають за піднесеннями ЦТ відповідних ділянок палуб та переходів.
Маса льоду на квадратний метр площі парусності – 15 кг. Для суден, що плавають у зимовий час в інших районах зимової сезонної зони, норми зледеніння приймають удвічі меншими.
3.12.4 Супутнє хвилювання. Рух судна на хвилюванні може призвести до значного зниження його стійкості. Це пов'язано з тим, що перетин судна поверхнею моря – «хвильова ватерлінія» не плоска. Особливо різко вплив хвилювання на стійкість проявляється при попутних курсових кутах, коли швидкість судна близька до швидкості бігу хвиль. На підошві хвилі у воду входять повніші носові і кормові ділянки корпусу (Jx - збільшується), що призводить до збільшення стійкості в порівнянні з тихою водою. На вершині хвилі повніші ділянки корпусу навпаки виходять із води, і тому стійкість судна знижується. Можна припустити, що найбільша зміна стійкості відбувається при рівності довжини хвилі λ і судна L (λ = L), але оскільки найбільші ординати ватерлінії, обумовлені розвалом бортів, зазвичай знаходяться на відстані 0,6 0,8 L, то небезпечна довжина хвилі з урахуванням курсового кута буде
Небезпечними значеннями є к = 0,6 0,8 і курсові кути φ = 0 40 0 .
Як видно з наведеної формули, попутне хвилювання найнебезпечніше для малих суден. З цієї причини швидкість судна Vs (у уз.), довжиною менше 20 метрів при ході на попутному хвилюванні при довжині, що дорівнює або перевищує її довжину, не повиннабути більше обчисленою за формулою
Vs = 1,4.
Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком: