Расчет посадки и дифферента грузовых судов

Расчет посадки и дифферента грузовых судов
Валерий Николаевич Филимонов

Расчет посадки и дифферента имеет важнейшее значение для безопасной и эффективной эксплуатации грузовых судов. В книге приведены методики, позволяющие точно и быстро рассчитать посадку судна в различных условиях эксплуатации.

Предисловие

В данной книге представлены методики практических расчетов посадки и дифферента грузовых судов для различных вариантов погрузки и выгрузки в процессе эксплуатации. Все формулы, применяемые для практических расчетов, содержат данные, которые имеются в Информации об остойчивости всех грузовых судов и поэтому легко применимы для решения задач по посадке и изменению дифферента на различных типах судов независимо от их размеров. В зависимости от требуемой точности некоторые расчеты могут быть сокращены. Для тех судоводителей, которые не имеют достаточного опыта выполнения расчетов посадки и дифферента данные методики значительно облегчат работу.

Посадка судна

Посадка судна – это положение судна относительно спокойной поверхности воды.

Посадка определяется параметрами положения плоскости действующей ватерлинии относительно судна.

К этим параметрам относятся:

1. Средняя осадка судна – аппликата точки пересечения плоскости действующей ватерлинии с осью Z. Средняя осадка обычно обозначается Тср.

2. Угол дифферента – угол между следом действующей ватерлинии на диаметральной плоскости судна и осью X. Угол дифферента обычно обозначается ?.

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

На практике в расчетах посадки судна углом дифферента ? не пользуются. Дифферент судна находят как разность осадок носом и кормой.

Основная цель расчетов посадки судна состоит в определении осадок судна при различных случаях его загрузки.

Рис. 1. Посадка судна без дифферента и крена.

Рис. 2. Посадка судна с дифферентом.

Рис. 3. Посадка судна с креном.

На фото грузовой теплоход река-море плавания на ровном киле.

Нормирование плавучести

Для того чтобы грузовое судно могло выдерживать, не опрокидываясь, воздействие ветра и волн, оно должно иметь достаточный запас плавучести.

Запасом плавучести называется объем водонепроницаемой части корпуса судна, расположенного выше соответствующей сезонной грузовой ватерлинии ГВЛ.

Запас плавучести определяет массу грузов (или воды), которую судно, плавающее по ГВЛ, может принять до полной потери плавучести.

Основным критерием запаса плавучести является высота надводного борта, достаточная для обеспечения безопасного плавания в определенных районах и в определенное время года.

Высота надводного борта устанавливается Классификационным обществом, осуществляющим надзор за техническим состоянием судна, на основании Международной конвенции о грузовой марке. Необходимо отметить, что требования данной конвенции, не распространяется на суда, которые осуществляют плавание исключительно в пределах Каспийского моря, Великих Американских озер и по реке Святого Лаврентия, по рекам Ла-Плата, Парана и Уругвай. Все данные о разрешенной для данного грузового судна высоте надводного борта указываются в Международном свидетельстве о грузовой марке (International Load Line Certificate), которое выдается Классификационным обществом.

Пример Международного свидетельства о грузовой марке судна.

На рисунке изображение грузовой марки сухогрузного судна в Международном Свидетельстве о Грузовой Марке.

На каждом грузовом судне, выполняющем международные рейсы, обязательно должен быть, как минимум один экземпляр последнего издания Международной конвенции о грузовой марке. В настоящее время действует Международная Конвенция о Грузовой Марке 1966 года, измененная протоколом 1988 года к ней (КГМ 66/88), пересмотренная в 2003 году) с поправками. (International Convention on Load Lines, 1966, as amended by the 1988 Protocol relating thereto (LL 66/88) (revised in 2003), as amended).

Для контроля высоты надводного борта в условиях эксплуатации на каждом борту грузового судна, на мидель-шпангоуте, наносят грузовую марку.

Фото грузовой марки сухогрузного теплохода смешанного река-море плавания типа «Омский».

Грузовая марка

Грузовая марка наносится по правилам, изложенным в Международной конвенции о грузовой марке 1966 года, измененной протоколом 1988 года к ней (КГМ 66/88) (пересмотренной в 2003 г.) с поправками.

Правила предполагают, что характер груза и размещение груза, балласта, запасов и так далее, обеспечивают достаточную остойчивость судна и не создают в его конструкциях чрезмерных напряжений. Также соблюдаются требования по остойчивости и делению судна на отсеки.

Общая конструктивная прочность судна должна быть достаточной для осадки, соответствующей назначенному надводному борту.

Суда должны соответствовать стандартам остойчивости в неповрежденном состоянии, изложенным в Резолюции ИМО А. 749 (18) – Кодекс об остойчивости в неповрежденном состоянии для всех типов судов, принятом в ноябре 1993 г., дополненного поправками резолюцией Комитета по безопасности ИМО MSC.267(85) 4 декабря 2008 года и вступившего в силу 1 июля 2010 года. (Resolution A.749(18) – Code on Intact Stability for all types of ships covered by IMO instruments, November 1993, as amended by MSC.75(69) adopted in May 1998. This Code was updated by res. MSC.267(85) on 4 December 2008, expected applicable from 1 July 2010.)

Если специально не предусмотрено иное, то правила Конвенции о грузовой марке применяются к судам, кили которых были заложены или находились в стадии постройки на 1 января 2005 года и после этой даты.

Для судов, кили которых были заложены, или которые находились в стадии постройки на 1 января 2005 года, применяются требования Международной конвенции о грузовой марке 1966 года, измененной Протоколом 1988 года, принятым Международной конференцией по Гармонизированной системе освидетельствований и оформления свидетельств 1988 года.

Грузовая марка состоит из палубной линии, знака грузовой марки и марочной гребенки.

Палубная линия – это горизонтальная линия длиной 300 миллиметров и шириной 25 миллиметров. Наносится на миделе, с каждого борта судна. От верхней кромки палубной линии измеряется высота установленного надводного борта судна. Положение палубной линии и точка от которой устанавливаются сезонные высоты надводного борта во всех случаях указывается в Международном свидетельстве о грузовой марке.

Грузовая марка – это специальный знак, который наносится на борта судна на мидель-шпангоуте и обозначает сезонные высоты надводного борта установленные для данного судна в соответствии с Международной конвенцией о грузовой марке.

Он представляет собой круг с наружным диаметром 300 миллиметров и шириной 25 мм пересеченный по середине горизонтальной линией длиной 450 мм и шириной 25 мм. Верхняя кромка линии проходит точно через середину круга. Расстояние от верхней кромки горизонтальной линии до верхней кромки палубной линии обозначает минимально допустимую высоту летнего надводного борта судна. Над горизонтальной линией, слева и справа от круга, как правило, навариваются буквы, обозначающие Классификационное общество, осуществляющее надзор за данным судном. Должно быть не более четырех букв, являющихся начальными буквами названия организации. Высота букв 115 мм, а ширина 75 мм.

Данный круг также называют «Круг Плимсолла», получивший такое название в часть британца Самуэля Плимсолла, который приложил много усилий, для принятия в 1875 году британским парламентом первого закона, установившего минимальную высоту надводного борта для загруженных грузовых судов.

Марочная гребенка – это сочетание грузовых марок, размещенных соответствующим образом. Каждая марка обозначает грузовую ватерлинию, назначенную в соответствии с Конвенцией о грузовой марке. Каждая ватерлиния определяет высоту надводного борта, которую данному судну разрешено иметь в определенный период года, в определенной зоне и районе. Длина каждой грузовой марки 230 мм и ширина 25 мм. Ширина вертикальной линии, соединяющей грузовые марки также 25 мм. Марочная гребенка наносится на расстоянии 540 мм в нос от центра круга грузовой марки. Каждая грузовая марка обозначается буквой.

На рисунке показана грузовая марка судна длиной более 100 метров.

Применяются следующие грузовые марки:

S – (Summer Load line) – Летняя грузовая марка.

Летняя грузовая марка для морской воды (удельный вес 1,025 т/м?). Наносится в нос от вертикальной линии марочной гребенки на том же уровне что и горизонтальная линия круга грузовой марки.

W – (Winter Load line) – Зимняя грузовая марка.

Высота зимнего надводного борта определяется путем увеличения летнего надводного борта на 1/48 летней осадки. Наносится в нос от вертикальной линии марочной гребенки под летней грузовой маркой.

F – (Fresh Water Load line) – Грузовая марка для пресной воды.

Она показывает высоту надводного борта в пресной воде. Находится над летней грузовой маркой на расстоянии равном (в миллиметрах), где D – водоизмещение судна в морской воде с осадкой по летнюю грузовую марку, q – число тонн на один сантиметр осадки у судна в морской воде, загруженного по летнюю грузовую марку. Находится в корму от вертикальной линии марочной гребенки.

T – (Tropical Load line) – Тропическая грузовая марка.