Расчет аварийной посадки и начальной остойчивости

Расчет аварийной посадки и остойчивости

Условные обозначения

Δ - объемное водоизмещение неповрежденного судна;

S - площадь исходной ватерлинии;

V_r - теоретический объем затопленного отсека;

V - объем затопленного отсека по исходную ватерлинию с учетом

коэффициента проницаемости;

s - площадь поверхности воды в затопленном отсеке (потерянная

площадь ватерлинии);

S-s - площадь поврежденной ватерлинии;

dd - изменение осадки после затопления отсека;

X_f - абсцисса центра тяжести площади исходной ВЛ;

X_f1 - абсцисса центра тяжести площади поврежденной ВЛ;

Y_f1 - ордината центра тяжести площади поврежденной ВЛ;

X_р,Y_р, Z_р - координаты центра тяжести затопленного отсека;

X_s, Y_s - координаты центра тяжести площади потерянной ВЛ;

X_с1, Y_с1 - координаты центра величины поврежденного судна;

I_x, I_у- моменты инерции площади ВЛ;

I_y1,I_x1 - моменты инерции потерянной площади ватерлинии.

Общие положения

Определение аварийной посадки и остойчивости судна после затопления одного или нескольких водонепроницаемых отсеков называется расчетом непотопляемости.

При затоплении одиночных отсеков метод расчета непотопляемости зависит от категории отсека.

Затопленные отсеки подразделяются на три основные категории:

Отсек первой категории -полностью затопленный не сообщающийся с забортной водой. Эти отсеки не имеют свободной поверхности.

Отсек второй категории -затопленный частично и не сообщающийся с забортной водой. В них имеются свободные поверхности, отрицательно влияющие на остойчивость судна.

Отсек третьей категории - затопленный частично, сообщающийся с забортной водой и открытый сверху.

В этих отсеках объем поступающей воды в процессе затопления непрерывно увеличивается до установления ватерлинии равновесия. В них также имеются свободные поверхности.

Наиболее опасным с точки зрения аварийной посадки и остойчивости судна после аварии является отсек третьей категории.

Категории затапливаемых отсеков

Способы расчета непотопляемости

Способ приема груза (способ переменного водоизмещения).

Вэтом случае масса воды, поступившей в отсек, рассматривается как принятый груз. При этом изменяются: водоизмещение, координаты центра тяжести и центра величины, поперечная и продольная метацентрические высоты, средняя осадка, углы крена и дифферента. Он применяется при затоплении отсеков первой и второй категорий.

Способ исключения (способ постоянного водоизмещения).

В этом случае объем воды, поступившей в отсек, исключается из основного корпуса судна, так как объем корпуса между начальной и аварийной ватерлиниями равен исключенному объему, исходя из условия равновесия судна. Таким образом объем погруженного корпуса судна остается неизменным, а водоизмещение постоянным. При этом изменяется форма погруженного корпуса, координаты центра величины и координаты центра тяжести (если нагрузка судна в процессе аварии не изменилась и все грузы закреплены).

Этот способ используется при затоплении отсеков третьей категории.

Оба способа расчета непотопляемости независимо от категории затопленных отсеков дают одинаковые характеристики, характеризующие положение судна после затопления отсека: среднюю осадку, углы крена и дифферента, коэффициенты остойчивости

(D+R)h₁ =Dh₂; (D+R)H_I = DH₂.

Что же касается других величин, например метацентрических высот, то их значения, найденные двумя разными способами, различны. Метацентрические высоты h₁ и H₁, определенные способом переменного водоизмещения, меньше метацентрических высот h₂ и Н₂, найденных способом постоянного водоизмещения.

Расчет аварийной посадки и начальной остойчивости

Расчет выполняется методом постоянного водоизмещения, поскольку затопленный отсек относится к третьей категории. В пояснительной записке необходимо вычертить три сечения корпуса судна с указанием затопленного отсека с указанием всех необходимых размеров.

Расчет выполняется в следующей последовательности:

1. Определяется объем затопленного отсека при исходной осадке с учетом проницаемости:

V = m V_т=0,98*3104=3041,9 м³

где: m - выбирается в зависимости от назначения отсека (грузовой танк, машинное отделение и т.п.)

2. Определяется изменение средней осадки от затопления отсека:

3. Рассчитываются координаты Ц.Т. площади поврежденной ватерлинии:

4. Рассчитываются моменты инерции площадиповрежденной ватерлинии:

где: I_x, I_y,S - снимаются с КЭТЧ по исходной осадке;

i_x и i_y - рассчитываются для затопленного отсека по площади свободной поверхности воды в отсеке.

Если на КЭТЧ отсутствуют I_x (i_x), I_y (i_y), то их можно рассчитать по приближенной формуле:

I_x = LB³ /12=1696581 м⁴; i_x = 24933 м⁴;

I_y = BL³ /12=50057036 м⁴; i_y = 56014 м⁴.

5.Рассчитываются поперечный и продольный метацентрические радиусы судна после затопления отсека:

r₁ = I_x1 /V=15,46;

R₁ = I_y1/V=449,6.

6. Рассчитывается изменение поперечного и продольного метацентрического радиусов:

dr = r₁ – r =2,75 м;

dR= R₁ – R=106,2 м.

где r и R снимаются с КЭТЧ по исходной осадке или рассчитываются по приближенной формуле.

7. Рассчитывается изменение аппликаты центра величины после затопления отсека:

dZ _C = - (m/D)(Z_r - d - dd/2)=0,18 м

8. Рассчитывается изменение метацентрических высот после затопления отсека:

dh = dZ_c + dr=2,98 м;

dH = dZ_c + dR=106,38 м.

9. Рассчитывается изменение угла крена и дифферента:

10.Рассчитываются осадки носом и кормой после затопления отсека: