Что такое водоизмещение и коэффициент полноты судна? Дифферент на нос - положение судна, когда осадка носовой части больше осадки кормовой части. Дифферент на нос снижает скорость движения судна Безопасный дифферент на корму в метрах

Глава IV. Экипаж судна. Капитан судна Статья 52. Состав экипажа судна1. В состав экипажа судна входят капитан судна, другие лица командного состава судна и судовая команда.2. К командному составу судна кроме капитана судна относятся помощники капитана судна, механики,

После получения значения усредненной осадки МММ выполняется расчет поправок на дифферент.

1-я поправка на дифферент (поправка на смещение центра тяжести действующей ватерлинии - Longitudinal Center of Flotation (LCF).

1st Trim Correction (tons) = (Trim*LCF*TPC*100)/LBP

Trim - дифферент судна

LCF - смещение центра тяжести действующей ватерлинии от миделя

ТРС- количество тонн на сантиметр осадки

LBP - расстояние между перпендикулярами.

Знак поправки определяется по правилу: первая поправка на дифферент положительная, если LCF и большая из носовой и кормовой осадок находится по одну сторону от миделя, что можно проиллюстрировать Таблицей 3.3:

Таблица 3.3. Знаки поправки LCF

Примечание - важно помнить принцип: при погрузке (увеличении осадки) LCF всегда смещается в корму.

2-я поправка на дифферент (поправка Немото, знак всегда положительный). Она компенсирует погрешность, возникающую от сме-щения положения LCF при изменении дифферента (18).

2 nd Trim Correction (tons) =(50*Trim*Trim*(Dm/Dz))/LBP

(Dm/Dz) — разница в моменте, изменяющем дифферент судна на 1 см на двух значениях осадки: одно 50 см выше среднего зарегистрированного значения осадки, другое на 50 см ниже зарегистрированного значения осадки.

При наличии на судне гидростатических таблиц в системе IMPERIAL, формулы принимают следующий вид:

1 st Trim Correction =(Trim*LCF*TPI*12)/LBP

2 nd Trim Correction =(6*Trim*Trim*(Dm/Dz))/LBP

Поправка на плотность забортной воды

Судовые гидростатические таблицы составляются на определенную фиксированную плотность забортной воды - на морских судах обычно на 1,025, на судах типа «река - море» либо на 1,025, либо на 1,000, либо на оба значения плотности одновременно. Бывает, что таблицы составляются на какую-то промежуточную величину плотности - например, на 1,020. В этом случае возникает необходимость выбранные из таблиц данные для расчета привести в соответствие с фактической плотностью забортной воды. Это делается введением поправки на разность табличной и фактической плотностей воды:

Поправка=Водоизмещение табл *(Плотность изм - Плотность табл)/Плотность табл

Можно без поправки сразу получить значение водоизмещения, скорректированного на фактическую плотность забортной воды:

Водоизмещение факт =Водоизмещение табл *Плотность изм /Плотность табл

Расчет водоизмещения

После вычисления значений усредненной осадки судна и дифферента выполняется следующее:

По судовым гидростатическим данным определяется водоизмещение судна, соответствующее усредненной осадке МММ. При необходимости используется линейная интерполяция;

Рассчитывается первая и вторая поправки «на дифферент» к водоизмещению;

Рассчитывается водоизмещение с учетом поправок на дифферент, и поправки на плотность забортной воды.

Расчет водоизмещения с учетом первой и второй поправок на дифферент выполняется по формуле:

D 2 = D 1 + ?1 + ?2

D1- водоизмещение из гидростатических таблиц, соответствующее усредненной осадке, т;

1 - первая поправка на дифферент (может быть положительной или отрицательной), т;

2 - вторая поправка на дифферент (всегда положительная), т;

D2 - водоизмещение с учетом первой и второй поправок на дифферент, т.

Первая поправка на дифферент в метрической системе рассчитывается по формуле (20):

1 = TRIM × LCF × TPC × 100 / LBP (20)

TRIM -дифферент, м;

LCF - значение абсциссы центра тяжести площади ватерлинии, м;

TPC -количество тонн, на которое изменяется водоизмещение, при изменении усредненной осадки на 1 см, т;

1 - первая поправка, т.

Первая поправка на дифферент в империальной системе рассчитывается по формуле (21):

1 = TRIM × LCF × TPI × 12 / LBP (21)

TRIM - дифферент, ft;

LCF -значение абсциссы центра тяжести площади ватерлинии, ft;

TPI - количество тонн, на которое изменяется водоизмещение, при изменении усредненной осадки на 1 дюйм, LT/in;

1 - первая поправка (может быть положительная или отрицательная), LT.

Значения TRIM и LCF берут без учета знака, по модулю.

Все расчеты в империальной системе выполняют в империальных единицах (дюймах (in), футах (ft), длинных тоннах (LT) и пр.). Окончательные результаты переводят в метрические единицы (МТ).

Знак поправки?1 (положительный или отрицательный) определяют в зависимости от расположения LCF относительно миделя и положения дифферента (на нос или на корму) в соответствии с Таблицей 4.1

Таблица 4.1 - Знаки поправки?1 в зависимости от положения LCF относительно миделя и направления дифферента

где: T AP - осадка на перпендикуляре, на корме;

T FP - осадка на перпендикуляре, на носу;

LCF- значение абсциссы центра тяжести площади ватерлинии.

Вторая поправка в метрической системе рассчитывается по формуле (22):

2 = 50 × TRIM 2 × ?МТC / LBP (22)

TRIM -дифферент, м;

МТС - разница между MCT на 50 см выше усредненной осадки и MCT на 50 см ниже усредненной осадки, тм/см;

LBP - расстояние между носовым и кормовым перпендикулярами судна, м;

Вторая поправка в империальной системе рассчитывается по формуле (23):

2 = 6 × TRIM 2 × ?МТI / LBP (23)

TRIM - дифферент, ft;

LBP - расстояние между носовым и кормовым перпендикулярами судна, ft;

МТI - разница между MTI на 6 дюймов выше усредненной осадки и MTI на 6 дюймов ниже усредненной осадки, LTm/in;

LBP - расстояние между носовым и кормовым перпендикулярами судна, ft.

Все расчеты в империальной системе выполняются в империальных единицах (дюймах (in), футах (ft), длинных тоннах (LT) и пр.). Окончательные результаты переводятся в метрические единицы.

Водоизмещение с учетом поправки на плотность забортной воды рассчитывается по формуле (24):

D = D 2 × g1 / g2 (24)

D 2 - водоизмещение судна с учетом первой и второй поправок на дифферент, т;

g1 - плотность забортной воды, т/м 3 ;

g2 - табличная плотность, (для которой указано водоизмещение D 2 в гидростатических таблицах), т/м3;

D - водоизмещение с учетом поправок на дифферент и плотность забортной воды, м.

Остойчивость, которая проявляется при продольных наклонениях судна, т. е. при дифференте, называется продольной.

Рис. 1

Несмотря на то, что углы дифферента судна редко достигают 10 град., а обычно составляют 2 - 3 град, продольное наклонение приводит к значительным линейным дифферентам при большой длине судна. Так, у судна длиной 150 м угол наклонения 1 0 соответствует линейному дифференту, равному 2,67 м. В связи с этим в практике эксплуатации судов вопросы, относящиеся к дифференту, более важны, чем вопросы продольной остойчивости, поскольку у транспортных судов с нормальными соотношениями продольная остойчивость всегда положительна.

При продольном наклонении судна на угол Ψ вокруг поперечной оси Ц.В. переместится из точки С в точку С1 и сила поддержания, направление которой нормально к действующей ватерлинии, будет действовать под углом Ψ к первоначальному направлению. Линии действия первоначального и нового направлении сил поддержания пересекаются в точке. Точка пересечения линии действия сил поддержания при бесконечно малом наклонении в продольной плоскости называется продольным метацентром М.

Радиус кривизны кривой перемещения Ц.В. в продольной плоскости называется продольным метацентрическим радиусом R, который определяется расстоянием от продольного метацентра до Ц.В.

Формула для вычисления продольного метацентрического радиуса R аналогична поперечному метацентрическому радиусу: R = I F /V , где I F - момент инерции площади ватерлинии относительно поперечной оси, проходящей через ее Ц.Т. (точка F); V - объемное водоизмещение судна.

Продольный момент инерции площади ватерлинии IF значительно больше поперечного момента инерции I X . Поэтому продольный метацентрический радиус R всегда значительно больше поперечного r. Ориентировочно считают, что продольный метацентрический радиус R приблизительно равен длине судна.

Основное положение остойчивости заключается в том, что восстанавливающий момент является моментом пары, образованной силой веса судна и силой поддержания. Как видно из рисунка в результате приложения действующего в ДП внешнего момента, называемого дифферентующим моментом Mдиф, судно получило наклонение на малый угол дифферента Ψ. Одновременно с появлением угла дифферента возникает восстанавливающий момент МΨ, действующий в сторону, противоположную действию дифферентующего момента.

Продольное наклонение судна будет продолжаться до тех пор, пока алгебраическая сумма обоих моментов не станет равной нулю. Поскольку оба момента действуют в противоположные стороны, условие равновесия можно записать в виде равенства:

M д и ф = М Ψ

Восстанавливающий момент в этом случае будет:

М Ψ = D ‘ · G K 1 (1)

• где GK1 - плечо этого момента, называемое плечом продольной остойчивости.

Из прямоугольного треугольника G M K1 получаем:

G K 1 = M G · sin Ψ = H sin Ψ (2)

Входящая в последнее выражение величина MG = H определяет возвышение продольного метацентра над Ц.Т. судна и называется продольной метацентрической высотой. Подставив выражение (2) в формулу (1), получим:

М Ψ = D ‘ · H · sin Ψ (3)

Где произведение D’H - коэффициент продольной остойчивости. Имея в виду, что продольная метацентрическая высота Н = R - а, формулу (3) можно записать в виде:

М Ψ = D ‘ · (R - а) · sin Ψ (4)

• где а - возвышение Ц.Т. судна над его Ц.В.

Формулы (3), (4) являются метацентрическими формулами продольной остойчивости. Ввиду малости угла дифферента в указанных формулах, вместо sinΨ можно подставить угол Ψ (в радианах) и тогда:

М Ψ = D ‘ · H · Ψ и л и М Ψ = D ‘ · (R - а) · Ψ .

Поскольку величина продольного метацентрического радиуса R во много раз больше поперечного r, продольная метацентрическая высота Н любого судна во много раз больше поперечной h, поэтому, если у судна обеспечена поперечная остойчивость, то продольная остойчивость обеспечена заведомо.

Дифферент судна и угол дифферента

В практике расчетов наклонений судна в продольной плоскости, связанных с определением дифферента, вместо углового дифферента принято пользоваться линейным дифферентом, значение которого определяется как разность осадок судна носом и кормой, т. е. d = T H - T K .

Дифферент принято считать положительным, если осадка судна носом больше, чем кормой; дифферент на корму считается отрицательным. В большинстве случаев суда плавают с дифферентом на корму. Предположим, что судно, плавающее на ровный киль по ватерлинию ВЛ, под действием некоторого момента получило дифферент и его новая действующая ватерлиния заняла положение В 1 Л 1 . Из формулы для восстанавливающего момента имеем:

Ψ = М Ψ D ‘ · H

Проведем пунктирную линию АВ, параллельную ВЛ, через точку пересечения кормового перпендикуляра с В 1 Л 1 . Дифферент d - определяется катетом ВЕ треугольника ABE. Отсюда:

t g Ψ = Ψ = d / L

Сравнив последние два выражения, получим:

d L = M Ψ D ‘ · H , о т с ю д а M Ψ = d L · D ‘ · H

Изменение дифферента при продольном перемещении груза

Рассмотрим методы определения осадок судна при действии на него дифферентующего момента, возникающего в результате перемещения груза в продольно-горизонтальном направлении.

Допустим, что груз весом Р перемещен вдоль судна на расстояние ιx. Перемещение груза, как уже указывалось, может быть заменено приложением к судну момента пары сил. В нашем случае этот момент будет дифферентующим и равным: М диф = Р · l X · cosΨ. Уравнение равновесия при продольном перемещении груза (равенство дифферентующего и восстанавливающего моментов) имеет вид:

Р · l x · cos Ψ = D ‘ · H · sin Ψ

• откуда:

t g ψ = P · I X D ‘ · H

Поскольку малые наклонения судна происходят вокруг оси, проходящей через Ц.Т. площади ватерлинии (т.F), можно получить следующие выражения для изменения осадок носом и кормой:

∆ T H = (L 2 — X F) · t g ψ = P · I X D ‘ · H · (L 2 — X F)

∆ T H = (L 2 + X F) · t g ψ = — P · I X D ‘ · H · (L 2 + X F)

Следовательно, осадки носом и кормой при перемещении груза вдоль судна будут:

Т н = Т + ∆ Т н = Т + P · I x D ‘ · H · (L 2 — X F)

Т к = Т + ∆ Т к = Т + P · I x D ‘ · H · (L 2 — X F)

Если учесть, что tg Ψ = d/L и что D’ · H · sin Ψ = МΨ, можно записать:

Т н = Т + P · I x 100 · М 1 с м · (1 2 — X F L)

Т к = Т — P · I x 100 · М 1 с м · (1 2 + X F L)

• где Т - осадка судна при положении на ровный киль;
• M 1см - момент, дифферентующий судно на 1 см.

Значение абсциссы X F находят по “кривым элементов теоретического чертежа”, причем необходимо строго учитывать знак перед X F: при расположении точки F в нос от миделя величина X F считается положительной, а при расположении точки F в корму от миделя - отрицательной.

Плечо l X также считается положительным, если груз переносится по направлению к носовой части судна; при переносе груза в корму плечо l X считается отрицательным.

Шкала изменений осадки оконечностей вследствие приема 100 тонн груза

Наибольшее распространение получили шкалы и таблицы изменения осадок носом и кормой от приема единичного груза, масса которого в зависимости от водоизмещения выбирается равной 10, 25, 50, 100, 1000 тонн. В основе построения такого рода шкал и таблиц лежат следующие соображения. Изменение осадки оконечностей судна при приеме груза слагается из увеличения средней осадки на величину ΔТ и изменения осадок оконечностей ΔТ H и ΔТ K . Величина ΔТ не зависит от местоположения принятого груза, а значения ΔТ H и ΔТ K при данной осадке и фиксированной массе груза Р будут изменяться пропорционально абсциссе Ц.Т. принятого груза Хр. Поэтому, используя такую зависимость, достаточно вычислить изменения осадок оконечностей от приема груза сначала в районе носового, а затем кормового перпендикуляров и построить шкалу или таблицу изменения осадок оконечностей судна от приема груза массой, например, 100 т. Значения ΔТ, ΔТ H , ΔТ K вычисляются по формулам.

По полученным приращениям осадок оконечностей судна строим график изменений этих осадок от приема указанного груза.

Для этого на прямой а — б намечаем положение мидель - шпангоута и откладываем в выбранном масштабе вправо (в нос) и влево (в корму) половину длины судна. Из полученных точек восстанавливаем перпендикуляры к линии а — б. На носовом перпендикуляре откладываем вверх отрезок б — в, изображающий в выбранном масштабе вычисленное изменение осадки носом при приеме груза в носу. Аналогично на кормовом перпендикуляре откладываем вниз отрезок а — г, изображающий вычисленное изменение осадки носом при приеме груза в корму. Соединив прямой точки в — г, получаем график изменения осадки носом от приема груза массой 100 тонн.

Δ Т н = + 24 с м = 0 , 24 м;

Δ Т к = + 4 с м = 0 , 04 м

Таким же образом производится построение графика изменения осадки судна кормой от приема груза. Здесь отрезок б — д в принятом масштабе изображает изменение осадки кормой при приеме груза 100 т в носу, а отрезок а — е - при приеме груза в корму.

Производим градуировку шкал. Над графиком (или под ним) проводим две прямые линии для нанесения шкал изменения осадок: верхнюю - для носа, и нижнюю - для кормы. На каждой из них отмечаем точки, соответствующие делениям 0 (их положение определяется точками пересечения линии а — б с графиками в — г и е — д, т. е. точками ж — р). Затем между линией а — б и графиками в — г и ед подбираем такие отрезки, длина которых в принятом масштабе была бы равна 30 или 10 см изменения осадки. Такими отрезками при градуировке шкалы “нос” будут отрезки з — и и кл. В результате получим на шкале деления 30 и 10. Расстояния между 0 и 10, 10 и 20 делим на 10 равных частей. Размеры этих делений на обоих участках шкалы должны получиться одинаковыми.

Используя график е — д, аналогичным способом строим шкалу для осадок кормой. При практических расчетах строят несколько шкал изменения осадок оконечностей от приема 100 тонн груза. Чаще всего строят шкалы для трех осадок (водоизмещений): осадки порожнего судна, осадки судна с полным грузом и промежуточную.

Шкалы, диаграммы или таблицы изменения осадок оконечностей судна от приема единичного груза (например 100 тонн) могут иметь очень разный вид. Несколько таких примеров приводим ниже на рисунках 5-7.

Предлагается к прочтению:

Дифферент судна (от лат. differens, родительный падеж differentis - разница)

наклон судна в продольной плоскости. Д. с. характеризует посадку судна и измеряется разностью его осадок (углублений) кормой и носом. Если разность равна нулю, говорят, что судно «сидит на ровный киль», при положительной разности - судно сидит с дифферентом на корму, при отрицательной - с дифферентом на нос. Д. с. влияет на поворотливость судна, условия работы гребного винта, проходимость во льдах и пр. Д. с. бывает статический и ходовой, возникающий при больших скоростях движения. Д. с. обычно регулируют приёмом или удалением водяного Балласт а.