Плавучість є основною якістю судна, без якої цей об'єкт може бути чим завгодно, тільки не судном. Досвід людства засвідчує, що кожне судно мусить мати деякій запас плавучості для безпечності мореплавання. Запасом плавучості називається кількість вантажу, яку судно може прийняти поверх тих, які вже прийняті, до повного занурення. Мірою запасу плавучості є об'єм непроникної надводної частини судна від діючої ватерлінії до верхньої палуби, яка має водонепроникні закриття. Якщо внаслідок будь-якої причини маса судна різко збільшиться або частина відсіків буде затопленою в результаті пробоїни, то судно залишиться на плаву до тих пір, доки не буде витрачений увесь запас плавучості. Таким чином, безпека плавання судна у великій мірі залежить від величини запасу плавучості.
Академік О.М.Крилов на початку XX ст. для броньованих кораблів увів поняття про бойових запас плавучості як про об'єм надводної частини корпусу корабля, закритий бронею. На цивільних суднах цей запас забезпечується призначенням нормованої висоти надводного борту F. Вона розраховується за Міжнародними правилами про вантажну марку морських суден. Знак вантажної марки (рис. 11) позначають на бортах судна посередині довжини корпусу. Центр кола марки співпадає з рівнем літньої вантажної ватерлінії. Праворуч кола наносять так звану гребінку, на якій показані ватерлінії, вище яких судно не повинне сидіти при плаванні літом Л (S), зимою 3 (W), у тропіках Т (Т), зимою у Північні Атлантиці ЗСА (WNA), а також у прісній воді П(F) і у прісній воді у тропіках ТП (TF). Ватерлінії на гребінках наносяться таким чином, що чим складніші умови плавання, тим менше величина допустимої осадки, а відповідно, більше запас плавучості.
Остійність – здатність судна, яке було нахилене під дією зовнішніх сил (вітер, хвилювання), повертатися до початкового положення після того, як перестануть діяти зазначені сили. У практичному плані під остійністю розуміють здатність судна не перекидатися при нахиленні. Остійність – дуже важлива властивість судна, оскільки при її втраті судно гине за декілька секунд чи дві–три хвилини.
Коли нахилення судна відбувається досить повільно, то кажуть про статичну остійність; коли процес швидкий і певну роль відіграють інерційні сили, то йде мова про динамічну остійність.
Поперечне нахилення судна звуть креном, поздовжнє – диферентом. Частіше трапляється втрата поперечної остійності, тому фізичну суть цього явища розглянемо на прикладі поперечних нахилень судна. На рис. 12 зображено схематично судно без крену і з креном. У прямому положенні до судна прикладені дві групи сил: сила ваги судна, вертикальна рівнодійна якої G проходить через центр мас М, та сила плавучості, вертикальна рівнодійна якої γV проходить через центр величини С. Центр величини знаходиться у центрі підводного об'єму судна. Сили G і діють по одній вертикалі назустріч одна одній.
При нахиленні судна центр величини С переміщується вздовж деякої кривої СС'. Внаслідок цього при крені θ сили G і γV діють не по одній вертикалі. Відстань між ними по горизонталі l зветься плечем статичної остійності, після усунення зовнішніх моментів судно знаходиться під впливом відновного (спрямного) моменту
У судна, яке нормально спроектовано і експлуатується, з ростом кута нахилу плече статичної остійності спочатку збільшується до деякого максимума lmax при θ = θm, а далі спадає до нуля і відповідає куту закочування θ = θз, рис. 13. Крива l(θ) зветься діаграмою статичної остійності. Ординати цієї діаграми, помножені на вагу судна G (тобто, після зміни масштабу), дають діаграму відновного моменту Мв(θ).
Коли на судно діє кренувальний момент Мк(θ), який залежить від кута крену, то точка А перетину кривих Мв(θ) і Мк(θ) визначає стан рівноваги і кут статичного нахилу судна. Якщо крива Мк(θ) лежить вище кривої Мв(θ), то судно перекидається. Найменший статичний момент Мксmax, що перекидає судно, той, при якому крива Мк(θ) дотикається кривої Мв(θ). Цьому стану відповідає на рис. ІЗ точка В і крен θсmax.
Кут динамічного нахилу, що виникає при раптовій дії моменту, визначається з умови рівності робіт моменту кренувального і моменту відновного. Графічно робота моменту визначається площею фігури під кривою М(θ). Тому кут динамічного нахилу судна θд знаходять з умови рівності площин під кривими Мв(θ) та Мк(θ), рис. 13. Як видно, при динамічній дії моменту кут нахилу судна більший, ніж при статичній дії, θд > θс. Це не дивно, бо у разі досягнення судном кута статичного нахилу його маси ще мають кутову швидкість і по інерції судно нахиляється далі, доки не погасить прикладену зовні енергію. Коли кути нахилу малі, то приблизно θд = 2 θс. Найбільший динамічний момент, що витримує судно, показаний на рис. 14; йому відповідає нахил на кут θдmax.
Норми остійності суден визначають розрахункові значення кренувального динамічного моменту. Для забезпечення остійності знаходять таке положення по висоті центра мас судна і відповідну діаграму (статичні характеристики), які задовольняють нормативним умовам динамічного нахилення. Це дозволяє далі, під час експлуатації судна використовувати для оцінювання остійності статичні характеристики. Серед них найбільш поширеним є критерій остійності – метацентрична висота h (у даному випадку – поперечна). Це – відстань між центром мас судна G і точкою М – метацентром,
Судно забезпечують таблицею чи графіком, де визначено для кожної водотоннажності мінімально припустиме значення метацентричної висоти. Фактичне значення метацентричної висоти під час плавання мусить бути не менше за припустиме мінімальне її значення.
Основні поняття остійності судна були закладені у середині 18 ст. П. Бугером та Л. Ейлером (1746 та 1749 роки), діаграма статичної остійності та розрахунки за її допомогою динамічних нахилень введені Е. Дж. Рідом у 1869 р.
Окрім чисто стихійних ураганних вітрів та хвиль, серйозну небезпекою для судна є недбале ставлення до перевезення рідких та насипних вантажів. У зв'язку з цим для підвищення чи збереження остійності судна можливі такі шляхи :
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.