Ограничения загрузки судна

В Информации об остойчивости в разделе “Ограничения и рекомендации капитану” ([1], с. 58 – 64) указываются ограничения по посадке, остойчивости и прочности судна.

Посадка судна

Загрузка и бункеровка судна должна производится всегда так, чтобы были обеспечены следующие значения параметров посадки:

- статический крен должен отсутствовать;

- дифферент должен быть на корму;

- средняя осадка в морской воде не должна превышать осадку по действующую грузовую марку;

- при плавании в ледовых условиях средняя осадка не должна превышать 8,0 м (из условия расположения ледового пояса корпуса судна);

- чтобы избежать ударов носовой части днища о воду, рекомендуется иметь осадку носом не менее 3,4 м;

- для обеспечения наименьшей потери скорости на волнении и предотвращения перегрузки двигателя из-за недостаточного погружения гребного винта, рекомендуется иметь осадку кормой не менее 5,7 м;

- для обеспечения требований к аварийной посадке судна осадка кормой не должна превышать 9,8 м.

Рассчитанные значения дифферента, средней осадки, осадок носом и кормой сравниваются с вышеприведенными ограничениями. По результатам сравнения делаются соответствующие выводы.

Проверка грузового плана на ОХОД

Расчетное значение	Допустимое значение	Выполнение
1. Остойчивость Zg = 8,61 м k* = 3,23	≤ 9,14 м ≥ 1	Выполняется Выполняется
2. Посадка dн = 6,57 м dср = 8,06 м dк = 9,56 м dк авар = 9,56 м Df = -2,99 м	≥ 3,40 м ≥ 8,14 м ≤ 5,70 м ≤ 9,80 м < 0	Выполняется Выполняется Выполняется Выполняется Выполняется
3. Прочность qвп = 2,48 т/м2 , 1,94 т/м2 qнп = 2,19т/м2 , 1,77 т/м2	< 2.56 т/м2 < 2.33 т/м2	Выполняется Выполняется
MDW =157526 тм	- общая продольная прочность обеспечена

Проверка грузового плана на ПРИХОД

Расчетное значение	Допустимое значение	Выполнение
1. Остойчивость Zg = 8,67 м k* = 3,21	≤ 9,10 м ≥ 1	Выполняется Выполняется
2. Посадка dн = 6,83 м dср = 7,82 м dк = 8,81 м dк авар = 8,81 м Df = -1,98 м	≥ 3,40 м ≥ 8,14 м ≤ 5,70 м ≤ 9,80 м < 0	Выполняется Выполняется Выполняется Выполняется Выполняется

Расчет посадки судна.

Поскольку запасы и грузы на судне распределяются симметрично относительно ДП, крен отсутствует, что соответствует значению угла крена Θ=0.

Осадка средняя определяется по таблице гидростатических элементов, приведенной в Приложении 16. Из этой же таблицы выбираются значения абсциссы ЦТ площади ватерлинии и момента, дифферентующего на 1м - .

Дифферент судна , осадка носом и осадка рассчитываются по формулам

(2.11)

где L=142 м – длина между перпендикулярами.

С помощью формул 2.11 рассчитаем значения дифферента и осадок носом и кормой значения выберем из таблицы «Гидростатические элементы» (Приложение 16) вводным значением будет являться водоизмещение (Δ=16925,0 т. – «на ОТХОД», Δ=16246,3 т. – на «ПРИХОД»):

Расчет параметров на ОТХОД:

d_ср = 8,14 м,

X_f = -3,14 м,

X_c = -1,29 м,

M_1м = 20114,6 тм/м

D_f = 16925*(-4,85 +1,29)/ 20114,6 = -2,99 м

d_н = 8,14 + (142/2 + 3,14)*( -2,99)/142 = 6,57 м

d_k = 8,14 - (142/2 - 3,14)*( -2,99)/142 = 9,56 м

Расчет параметров на ПРИХОД:

d_ср = 7,86 м,

X_f = -2,64 м,

X_c = -1,23 м,

M_1м = 19295,9 тм/м

D_f = 16246,3*(-3,59+1,23)/ 19295,9 = -1,98 м

d_н = 7,86 +(142/2 +2,64)*( -1,98)/142 = 6,83 м

d_k = 7,86 -(142/2 -2,64)*( -1,98)/142 = 8,81 м

Остойчивость судна

Остойчивость судна считается обеспеченной, если выполняются общие и дополнительные требования, приведенные в Правилах Российского Морского Регистра Судоходства [4]

Общие требования к остойчивости

1) Критерий погоды К, выражающий отношение плеча опрокидывающего момента l_c к плечу кренящего момента от шквала l_v должен быть не менее 1,0

К = ³ 1,0;

2) Начальная метацентрическая высотас поправкой на влияние свободной поверхности жидкостей в танках должна быть не менее 0,15 м

h ³ 0,15 м;

3) Максимальное плечо диаграммы статической остойчивости должно быть не менее 0,20 м

l_max ³ 0,20 м;

4) Угол максимума диаграммы статической остойчивости должен быть не менее 30°

q_m ³ 30°;

5) Угол заката диаграммы статической остойчивости должен быть не менее 60°

q_v ³ 60° (без обледенения),

q_v ³ 55° (с обледенением).

Дополнительное требование

(как для судна, имеющего отношение ширины к осадке больше 2,5)

Остойчивость по критерию ускорения К^* считается приемлемой, если в рассматриваемом состоянии нагрузки расчетное ускорение a_расч (в долях g) не превышает допустимого значения, т.е. выполняется условие:

К^* = ³ 1,0.

Расчетные параметры остойчивости должны быть не менее требуемых в течение всего рейса.

Остойчивость судна проверяется “на отход” и “на приход” сравнением расчетного возвышения центра масс судна с допустимым. Если расчетное значение z_g не превосходит z_{g доп}, то остойчивость судна соответствует требованиям Регистра по всем Основным требованиям. Величина z_{g доп} выбирается из таблицы допустимых центров масс судна ([1], с. 77), из столбца “По аварийной остойчивости” по величине водоизмещения и дифферента.

Сравнивая расчетные и допустимые значения возвышения центра масс, делаются соответствующие выводы.

Для проверки остойчивости по дополнительному требованию необходимо произвести расчет критерия ускорения К^*. Величина расчетного значения ускорения определяется по формуле

a_расч = 1,1_*10^-3_*В_*m²_*q_r,

где q_r - амплитуда качки в градусах, определяется по диаграмме “Амплитуда бортовой качки”, Приложение Н ([1], с. 81);

m = - нормируемая частота собственных колебаний судна;

h₀ = z_m – z_g0 - начальная поперечная метацентрическая высота без поправки на свободные поверхности;

m₀ - коэффициент, определяемый по Приложению М в зависимости от , Ñ = - объемное водоизмещение судна.

Рассчитав последовательно формулы получим:

«на отход»

h₀= 9,35 – 8,67 = 0,65

= (0,65*22,2)/8,67*(16925/1,025)^1/3 =0,075

m₀ = 0,34

m = 0,34/0,832 = 0,418

α_расч = 1,1*10^-3*22,2*0,418²*21,8 = 0,093

К^* = 0,3 / 0,093 = 3,23

«на приход»

Рассчитывается по вышеперечисленным формулам с использованием параметров на приход.

α_расч = 1,1*10^-3*22,2*0,422²*21,5 = 0,094

К^* = 0,3 / 0,094 = 3,21

Значения которые получаются после расчета формул «на отход» и «на приход» удовлетворяют дополнительному требованию к остойчивости.

Прочность судна

Местная прочность проверяется по величине удельной нагрузки на палубу в каждом грузовом помещении.

Удельная нагрузка на палубу q определяется выражением

q = ,

где h_гр - высота штабеля груза в грузовом помещении; m - удельный погрузочный объем груза.

Если грузовое помещение заполнено полностью, то высота груза в нем h_гр равна высоте помещения h_тр

h_гр = h_тр.

Если в грузовом помещении два разных груза – один поверх другого, то удельная нагрузка на палубу складывается из нагрузок, создаваемых этими грузами

q = + .

Рассчитанная удельная нагрузка в каждом помещении сравнивается с допустимой нагрузкой, приведенной в Приложении И.

2-я палуба (допустимая нагрузка q = 2.56 т/м²)

q₁ = 3,3/1,36 = 2,48 т/м²

q₂ = 3,3/1,7 = 1,94 т/м²

3-я палуба (допустимая нагрузка q = 2.33 т/м²)

q₁ = 3,0/1,36 = 2,19 т/м²

q₂ = 3,0/1,7 = 1,77 т/м²

Второе дно (допустимая нагрузка q = 2.32 т/м²)

q₁ = 3,0/1,36 = 2,19 т/м²

q₂ = 3,0/1,7 = 1,77 т/м²

Общая продольная прочность корпуса судна проверяется сравнением расчетного момента от сил дедвейта относительно плоскости мидель-шпангоута M_DW с допустимым моментом. Величина M_DW определяется как половина суммы моментов масс, составляющих дедвейт

M_DW = å(P_{i *} êx_iê)/2,

где P_i, êx_iê– масса и абсолютная величина абсциссы i-той статьи дедвейта, соответственно.

В Приложении Р представлена Диаграмма контроля общей прочности. На оси абсцисс диаграммы откладывается величина водоизмещения судна; полученная точка сносится вниз параллельно линиям Диаграммы до уровня, соответствующего дифференту судна; через полученную точку проводится линия, перпендикулярная к горизонтальной оси Диаграммы до уровня, соответствующего расчетному значению момента дедвейта. Если полученная точка находится между линиями “Опасно – перегиб в рейсе” и “Опасно – прогиб в рейсе”, то общая продольная прочность при данном состоянии нагрузки обеспечена. Если нет – у судна опасный прогиб или перегиб корпуса и необходимо перераспределить запасы или груз.

M_DW = 315051 / 2 = 157526 тм

Зайдя с этим значением в Приложение 11 получим, что достаточная прочность корпуса судна обеспечена.

Корректирование грузового плана

Выполнив комплексную оценку параметров исходного грузового плана по посадке, остойчивости и прочности, намечают мероприятия по его исправлению.

Поскольку все жидкие запасы находятся в средней и кормовой частях корпуса судна, то заполнение носовых трюмов более тяжелым грузом (грузом с меньшим значением удельного погрузочного объема) приводит к изменению дифферента на нос и к увеличению осадки носом и уменьшению осадки кормой и наоборот.

Остойчивость увеличивается при распределении более тяжелого груза в нижних грузовых помещениях. Если этого недостаточно, то подбирается более легкий факультативный груз для заполнения грузовых помещений, а грузоподъемность утилизируется жидкими грузами.

Если судно имеет опасный перегиб, то более тяжелый груз распределяется в трюмах в районе мидель-шпангоута, если опасный прогиб – в концевых трюмах.

После перераспределения грузов и запасов производится расчет новой посадки и ее проверка, а также проверка остойчивости и прочности. Пересчеты проводятся до тех пор, пока грузовой план не будет удовлетворять всем указанным требованиям.