Остойчивость судна на попутном волнении
Одним из специальных вопросов безопасности мореплавания является снижение остойчивости судна при ходе на попутном волнении. Аварийная статистика указывает на высокую вероятность потери остойчивости в этих обстоятельствах. При этом сложность заключается в том, что теория на данном этапе не дает судоводителю надежных расчетных методов оперативной оценки снижения остойчивости на попутном волнении. Поэтому особо важным является понимание физики явления и качественная оценка эксплуатационной ситуации, позволяющая предупредить аварию. Сказанное выше относится к судам, не оборудованным аппаратурными средствами контроля, способными реагировать на изменение остойчивости в зависимости от положения судна на волне.
В реальных условиях эксплуатации судно движется по взволнованной поверхности. В этом случае при неизменном водоизмещении непрерывно изменяется форма подводной части корпуса. Вследствие разности обводов в районе цилиндрической вставки и в оконечностях происходит изменение обводов действующей ватерлинии, что приводит к изменению метацентрического радиуса, плеча остойчивости формы и метацентрической высоты в ряде случаев до 40% от первоначальных значений.
Исследованиями установлено, что наибольшую опасность для судна представляет встреча с волной, длина которой λ соизмерима с длиной судна. Когда судно находится на вершине волны, т. е. при совпадении гребня волны с мидель-шпангоутом, составляющие восстанавливающего момента в оконечностях действуют в сторону наклонения, стремясь увеличить его. При этом на встречном волнении вследствие вычитания скоростей судна и бега волны судно не успевает среагировать на уменьшение остойчивости, так как находится на гребне волны менее половины периода собственных поперечных колебаний. При ходе на попутной волне судно меняет свое положение относительно профиля волны и при совпадении скоростей судна и бега волны может задержаться на вершине волны достаточно длительное время. Поэтому скорость судна на попутном волнении существенно влияет на его остойчивость.
Рис.164. Остойчивость судна на попутном волнении.
Остойчивость судна на подошве волны, т. е. при погружении обеих оконечностей, несколько улучшается. Судоводителю следует обращать внимание на такие эксплуатационные факторы, как длина волны и скорость ее бега, и при совпадении их с длиной и скоростью судна необходимо менять курс или снижать скорость. В практике даются следующие рекомендации по нижнему пределу опасных скоростей в зависимости от длины судна:
| L, м . 60 100 140 |
| υs, уз . 11,6 13,4 15,2 |
Совпадение длины волны с длиной судна наиболее опасно для малых судов. Однако в условиях океанской зыби и более крупные суда оказываются подверженными влиянию попутного волнения.
Существенно в этих условиях на плечи статической остойчивости влияет высота волны: они уменьшаются с ее увеличением. Следовательно, крутые волны более опасны, чем пологие.
Вероятность потери остойчивости существенно увеличивается, когда судно находится на склоне волны при скоростях, меньших скорости бега волны. В этом случае возможен «захват» судна волной, при котором скорость судна быстро нарастает. Возникает дополнительная сила инерции, которая при ухудшении управляемости из-за оголения кормовой оконечности и сопутствующего рыскания дает поперечную составляющую, увеличивающую кренящий момент. Это явление, называемое брочингом, наиболее вероятно при λ/L = 1,0 ÷1,3, дифференте на нос и малой загрузке. Поэтому для избежания брочинга следует избегать попутного волнения или снижать скорость на 30—40% .
Рис.165. Обозначения элементов остойчивости в документах ИМО.
Вопросы и задания для самоконтроля:
Что называется поперечным метацентром?
Что называемое поперечной метацентрической высотой судна?
Что называется восстанавливающим моментом МВ.?
Что называют креном, а в продольной —дифферентом. называют креном, а в продольной —дифферентом?
Что называется углом заката диаграммы?
Что называется динамическим наклонением?
Какое влияние на остойчивость оказывают подвижные, незакрепленные, а также жидкие и сыпучие грузы, имеющие свободную (открытую) поверхность?
Что означает плечо формы ?
Что такое пантокарены?
Как влияют на остойчивость жидкие грузы?
Как влияют на остойчивость перемещение груза по горизонтали поперек судна?.
Каково изменение остойчивости при снятии груза?
Как влияют на остойчивость перенос груза вверх?
Как влияют на остойчивость перенос груза вниз?
Как влияют на остойчивость перенос груза вдоль судна?
Что такое теоретический чертеж судна?
Что относится к главным размерам (размерениям) судна?
Что называется посадкой судна и какими параметрами она характеризуется?
Какие могут быть типовые случаи посадки судна?
Как практически определяют параметры посадки судна?
Что называется плавучестью судна и какие силы действуют на плавающие судно?
Каковы условия равновесия плавающего судна?
Что понимается под водоизмещением судна и в каких единицах оно измеряется?
Что называется нагрузкой судна?
Что понимается под постоянными и переменными грузами на судне?
Как классифицируют водоизмещение судна в зависимости от его нагрузки?
Что понимается под запасом плавучести судна?
Как вычисляется запас плавучести неповрежденного судна?
Что называется кривыми элементов теоретического чертежа?
Что называется остойчивостью судна и какие виды остойчивости различают?
Что называется метацентром и метацентрическим радиусом?
Что называется метацентрической высотой?
Как вычисляют метацентрические высоты неповрежденного судна?
Как возникают восстанавливающие моменты при наклонениях судна?
Что такое метацентрические формулы остойчивости?
Как вычислить момент, кренящий судно на один градус, и момент, дифферентующий судно на 1 см?
Каково условие начальной остойчивости судна?
Что называется остойчивостью формы и остойчивостью нагрузки и как они влияют на остойчивость судна?
Что называют мерами начальной остойчивости?
Какие величины используют в качестве этих мер?
Как изменяются посадка и остойчивость судна при переносе грузов в произвольном направлении?
Как изменяются посадка и остойчивость судна при приеме или расходовании малого груза в произвольном месте судна?
Как влияют на остойчивость жидкие грузы со свободной поверхностью?
Как в период эксплуатации судна уменьшают влияние на остойчивость свободной поверхности жидких грузов?
Как влияют на остойчивость свободные поверхности в сообщающихся цистернах, значительно удаленных друг от друга?
Как влияют на остойчивость судна подвешенные и перекатывающиеся грузы?