Остойчивость грузовых судов

Остойчивость грузовых судов
Валерий Николаевич Филимонов

Твердые уверенные знания теории остойчивости грузовых судов позволяют капитану и его помощникам обеспечить безопасную и эффективную эксплуатацию любого судна и выдержать любые шторма, в любой части мирового океана. Самое современное программное обеспечение, не может быть эффективно использовано, если судоводители не имеют теоретических знаний в вопросах теории остойчивости грузовых судов. Данная книга будет полезна всем специалистам, занимающимся практическими вопросами остойчивости грузовых судов в процессе их эксплуатации, в том числе береговым, а также курсантам мореходных и речных училищ.

«И пускай суденышко на волнах качается,

Как угодно кренится, но всегда спрямляется.»

(Штурман дальнего плавания Сергей Михайлович Колешко,

«Поэма об остойчивости»)

Предисловие

Увеличение размеров грузовых судов и оборудование их самым современным оборудованием и электронными приборами не сделало их непотопляемыми от потери остойчивости.

Эффективная эксплуатация грузовых судов возможна только, если капитан и все его помощники имеют надлежащие знания по теории остойчивости и практические навыки по их применению на судах в различных условиях и обстоятельствах.

В 2019 году произошли катастрофы с грузовыми судами которые красноречиво показали, что суперсовременные суда не застрахованы от опрокидывания от потери остойчивости только потому что они напичканы ультрасовременной электроникой. Безопасная метацентрическая высота и плечо восстанавливающего момента также критически важны для современного ультрабольшого океанского контейнеровоза, как и для небольшого грузового суденышка прибрежного плавания, а в некоторых обстоятельствах такое огромное океанское судно даже более уязвимо, чем небольшой костер, например в условиях параметрической качки.

Разумеется, что на всех современных судах установлены компьютеры с самым современным программным обеспечением, позволяющим учитывать в расчетах поперечной остойчивости грузовых судов даже изменения, которые еще пару десятков лет назад были просто невозможны, однако их практическое эффективное использование невозможно, если капитан и его помощники недостаточно ясно понимают вопросы теории остойчивости.

Развитие торгового судоходства показало, что знаний никогда не бывает много, тем более, что знания судоводителей со временем нуждаются в обновлении.

Настоящая книга серии «Морская практика» предназначена для практического использования судоводителями в процессе эксплуатации грузовых судов. Она также может быть полезна для всех кто изучает теорию остойчивости судна и вопросы ее практического применения на грузовых судах.

Часть 1. Плавучесть

Плавучесть – это способность судна находиться в равновесии с заданной посадкой в процессе эксплуатации.

Применительно к грузовому судну это означает, что судно, загруженное по действующую сезонную грузовую марку, с заданными осадками носом и кормой, имеет остойчивость в соответствии с установленными минимально допустимыми критериями, способно выдержать, не опрокидываясь совместное воздействие ветра и волнения, с соблюдением установленных для данного судна ограничений по району плавания и погодным условиям.

Посадка судна

Посадка – это положение судна относительно спокойной поверхности воды.

Посадка определяется параметрами положения плоскости действующей ватерлинии относительно судна. К таким параметрам относятся:

1. Средняя осадка суднаТср – аппликата точки пересечения плоскости действующей ватерлинии с осью Z.

2. Угол дифферента? – угол между следом действующей ватерлинии на диаметральной плоскости судна и осью X. В торговом судоходстве в большинстве случаев дифферент измеряют в метрах или сантиметрах.

3. Угол крена? – угол между следом действующей ватерлинии на плоскость мидель-шпангоута и осью Y.

Рисунок 1. Контейнеровоз на «ровном киле». Осадки носом и кормой одинаковые.

Рисунок 2. Контейнеровоз с дифферентом на корму. Осадка кормой больше, чем осадка носом.

Рисунок 3. На рисунке слева судно без крена: Тпр = Тл; справа – с креном на правый борт: Тпр> Тл.

В процессе эксплуатации посадку грузового судна определяют:

1. Осадки.

Средняя осадка на мидель-шпангоуте или как говорят моряки «на миделе», осадки носом и кормой.

2. Дифферент.

Дифферент – это разность осадок носом и кормой.

Если осадка кормой больше, чем осадка носом, то судно имеет дифферент на корму. Обозначается знаком «-».

Если осадка носом больше, чем осадка кормой, то судно имеет дифферент на нос. Обозначается знаком «+».

Если осадки носом и кормой равны, то судно не имеет дифферента и говорят, что судно находится на «ровном киле».

3. Угол крена.

Угол крена определяют по кренометру в градусах или как разность осадок правого и левого борта, снятых на миделе.

Если осадка правого борта больше, чем осадка левого борта, то судно имеет крен на правый борт, а если осадка левого борта больше, чем осадка правого борта, то судно имеет крен на левый борт.

Если угол крена определяют по кренометру, то при крене на правый борт говорят «судно имеет столько-то градусов крена на правый борт», а при крене на левый борт «судно имеет столько-то градусов крена на левый борт».

На грузовых судах наибольшее распространение получили два вида кренометров. Первый – это кренометр маятникового типа, второй – пузырькового типа.

В кренометре маятникового типа угол крена определяют по отклонению стрелки маятника от «ноля» в сторону правого или левого борта. Шкала имеет градусные деления до 55 градусов на каждый борт.

Данные кренометры позволяют определять угол крена с большой точностью, до десятых долей градуса. Точность снятия также зависит от навыков грузового помощника.

Судовой кренометр маятникового типа. Фото автора из личного фотоархива.

Морские высокоточные кренометры пузырькового типа состоят из двух прозрачных трубок, заполненных прозрачной жидкостью на основе глицерина. В качестве указателя угла крена в каждую трубку помещен пузырек темного цвета.

Одна трубка имеет шкалу от «ноля» до 35 градусов на каждый борт, с делениями через 5 градусов и позволяет определять угол крена с точностью до одного градуса.

Вторая трубка для точного определения угла крена до пяти градусов на каждый борт имеет градусную шкалу и позволяет определять крен с точностью до одной десятой градуса.

Высокоточный морской кренометр «пузырькового» типа (High precision double bubble inclinometer). Фото автора из личного фотоархива.

Причины, вызывающие изменение посадки судна и ее параметров:

1. Изменение плотности забортной воды.

2. Погрузка на судно, выгрузка с судна или перемещение по судну любых грузов.

3. Прием, откачка или перекачка балласта.

4. Прием, расход, перекачка или передача на другое судно топлива, масел, пресной воды, провизии и любых других судовых запасов.