Благовещенский С.Н., Холодилин А.Н. Справочник по статике и динамике корабля. Статика корабля. Том 1

Подождите немного. Документ загружается.

глава

чМ

НЕПОТОПЛЯЕМОСТЬ

СУДОВ

§ 59.

ОСНОВНЫЕ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Непотопляемость — свойство судна сохранять в достаточной мере мореходные

качества при затоплении на нем одного или нескольких отсеков или отделений.

При

затоплении на

судне

мелких отделений, суммарный объем которых мал по

•сравнению с водоизмещением судна, расчет посадки и остойчивости может быть вы-

полнен

с помощью метацентрических формул. При этом при расчете

углов

крена

дифферента предполагаются круговые обводы судна/и отсека в районе изменения

ватерлиний, а при расчете среднего углубления — прямостенные.

При

затоплении больших отсеков, вызывающем большие изменения осадки

крена

и дифферента, расчет по метацентрическим формулам недостаточен. В этом

случае

требуется произвести расчет методом последовательных приближений, учи-

тывая влияние непрямостенности обводов и погрешности метацентрических формул.

случае

если расчет по метацентрическим формулам приводит к большому

крену и большому изменению остойчивости судна после затопления,

следует

для на-

дежной оценки остойчивости поврежденного судна построить для него диаграмму

статической остойчивости в поврежденном состоянии.

Для коммерческих судов, разделенных поперечными переборками на большие

отсеки,

простирающиеся*от борта до борта, бывает необходимо определить наиболь-

шее расстояние

между

переборками,так, чтобы при затоплении одного или несколь-

ких отсеков величина погружения судна не превосходила бы определенного предела.

Поэтому для коммерческих

судов

приходится рассчитывать кривую распределения

переборок, ординаты которой определяют наибольшее допустимое расстояние

между

двумя соседними переборками.

Для .быстрого приближенного определения изменения осадки судна при зато-

плении

на нем небольших, простирающихся от борта до борта отсеков

могут

служить

диаграммы переуглубления Бубнова.

При

решении задач непотопляемости

могут

быть применены два метода: метод

приема

груза

и метод постоянного водоизмещения, или метод исключения.

При

использовании метода приема

груза

влившуюся внутрь судна

воду

рассма-

тривают как принятый жидкий груз, увеличивающий водоизмещение судна и влия-

ющий

на положение его центра^ тяжести.

При

применении метода постоянного водоизмещения затопленный отсек счи-

тается как бы не принадлежащим

судну.

Водоизмещение судна и координаты его

центра тяжести предполагаются неизменными. Изменяются лишь обводы судна

вследствие исключения из него затопленного отсека.

Оба способа

дают

различные расчетные формулы и схемы и различные значения

метацентрической высоты. Однако конечные результаты расчета посадки и

коэффи-

циентов

остойчивости по обоим методам должны быть совершенно одинаковы.

В зависимости от характера затопления отсеки или отделения

могут

быть раз-

биты на три категории. К первой категории относятся отсеки, закрытые

сверху

и за*

полненные

доверху.

Обычно они не сообщаются с забортной водой, или, если сооб-

щаются, расположены так глубоко под ватерлинией, что при крене или дифференте

судна остаются заполненными

доверху.

Во

вторую

категорию

входят

отсеки, не сообщающиеся с забортной водой, но

не

заполненные

доверху.

Третью категорию составляют отсеки, сообщающиеся с забортной водой и от-

крытые

сверху.

Один и тот же отсек может относиться к разным категориям в зависимости от

рода затопления.

211

§ 60. КОЭФФИЦИЕНТЫ ПРОНИЦАЕМОСТИ

Вследствие наличия в затопленном отсеке водонепроницаемых предметов (гру-

яов,

механизмов, частей набора и т. п.) объем а влившейся воды отличается от тео-

ретического объема £i

того же отсека. Отношение ц = — называется коэффициен-

том объемной проницаемости или коэффициентом заполнения отсека.

Площадь s поверхности воды в затопленном отсеке третьей категории также

отличается от теоретической площади s, сечения отсека действующей ватерлинией.

Отношение ц

= —- называется коэффициентом проницаемости поверхности или

• •

коэффициентом

проницаемости сечения отсека данной ватерлинией.

Вообще ц

Ф ц, но в расчетах непотопляемости их часто принимают равными.

Значения

коэффициентов проницаемости (по В. Г.

Власову)

для корабельных

помещений

приближенно равны:

Цистерны

бортовые и междудонные отсеки .... 0,98

Помещения

офицеров и команды .

. 0,96

Погреба боезапасов 0,90

Машинные

отделения:

больших кораблей 0,85

малых » . 0,75

Котельные отделения 0,80

Кладовые 0,70

Правилами

Регистра

СССР

предписываются следующие условные коэффициенты

проницаемости:

Для машинных отделений, помещений

судовых

электростанций

и помещений, занятых техно-

логическим оборудованием на промысловых

судах

. 0,85

Для жилых помещений и кладовых ...... 0,95

Для пустых цистерн, порожних трюмов и кла-

довых 0,98

Для заполненных жидким грузом цистерн и тан-

ков

. л ....... 0

Для порожних рефрижераторных трюмов . J . . 0,93

Для помещений, занятых генеральным или сыпу-

чим (кроме

руды)

грузом или припасами . . . 0,60

Для помещений, занятых лесным грузом .... 0,35

Для помещений, занятых-рудой на неспециализи-

рованных

судах

0,80

На

специализированных рудовозных

судах

коэффициент проницаемости дол-

жен определяться специальным расчетом.

Для пассажирских

судов

устанавливаются единые средние коэффициенты про-

ницаемости

для помещений в районе машинного отделения и для помещений, рас-

положенных в нос и в корму от него.

Для помещений, расположенных в районе машинного отделения, средний

коэф-

фициент

проницаемости должен определяться по формуле

0,85+

0,10-^

-, (5.1)

212

где а

— объем жилых помещений, расположенных в районе машинного отделения

ниже предельной линии погружения (§ 72), м

; с — объем междупалубного прост-

ранства, предназначенного для грузов, топлива или запасов, расположенного в гра-

ницах машинного отделения ниже предельной линии погружения; v

— полный

объем машинного отделения ниже предельной линии погружения, м

Для помещений пассажирского судна, расположенных в нос или в корму от

машинного

отделения, средний коэффициент проницаемости

= 0,63 + 0,35 -?2-, (5.2)

где а

— объем жилых помещений, расположенных ниже предельной линии погру-

жения

в нос или в корму от машинного отделения; v

— полный объем части пасса-

жирского судна, расположенной ниже предельной линии погружения в нос или

корму от машинного отделения.

случае, если

судну,

совершающему короткие заграничные рейсы, разрешено

перевозить количество пассажиров сверх предусмотренного вместимостью спаса-

тельных шлюпок, коэффициент средней проницаемости части судна, расположенной

нос или в корму от машинного отделения, определяют по формуле

= 0,95 — 0,35 —, (5.3)

—• v

где Ь — объем помещений, расположенных в пределах объема за вычетом объема

двойного дна и фор- и ахтерпиковых цистерн, используемых либо для

груза,

либо

для топлива, либо запасов, багажа и почты, либо цепного ящика и цистерн пресной

воды.

Коэффициент

проницаемости поверхностей, на который

следует

умножать

потерянные

площади ватерлиний, статические моменты и моменты инерции потерян-

ных площадей, разрешается принимать тем же, что" и для объемов. Если в районе

аварийной

ватерлинии.в затопленном отсеке мало оборудования, механизмов илв_

груза,

то при отсутствии специальных расчетов рекомендуется принимать

§ 61.

РАСЧЕТ

НЕПОТОПЛЯЕМОСТИ

ПО МЕТАЦЕНТРИЧЕСКИМ ФОРМУЛАМ

ПРИ ЗАТОПЛЕНИИ

ЕДИНИЧНОГО

ОТСЕКА

Затопление отделения, не сообщающегося с забортной водой.

Расчет

по

методу

приема

груза.

Принятые обозначения: р — вес принятой

воды, х, у, г—координаты центра тяжести объема влившейся воды, i — момент

инерции

свободной поверхности воды в отделении относительно продольной оси,

проходящей через ЦТ площади свободной поверхности; для отделений, закрытых

сверху

и затопленных

доверху

i = 0.

Изменение

средней осадки

^ (5.5)

Изменение

поперечной метацентрической высоты

?]'-

(б

Новая

метацентрическая высота

= Л + АА

. (5.7)

213.

Угол

крена

_ w ^ .

(58)

Угол

дифферента

P(X

Xf)

•

)

Изменение

осадки носом и кормой

(5.10)

Расчет

по

методу

постоянного

водоизмещения.

Изменение

метацентрической высоты

".-fef'+T

.—£)•

-"'

Новая

метацентрическая высота

== h+

Aft

(5.12)

Угол

крена

8 = •„ у . (5.13)

Прочие величины вычисляют по тем же формулам, что и по методу приема груза.

Затопление отделения, заполненного не

доверху

и сообщающегося с забортной

водой. Расчет выполняется методом постоянного водоизмещения. Принятые обозна-

чения:

s — потерянная площадь ватерлинии, т. е. площадь поверхности воды в за-

топленном отсеке с учетом коэффициента проницаемости (§ 60); а, Ь — координаты

ЦТ

потерянной площади; i

, iy — моменты инерции потерянной площади относи-

тельно продольной и поперечной осей, проходящих через ее центр тяжести; S

— s —

площадь поврежденной ватерлинии; £, ц — координаты ЦТ этой площади; V — объем

затопленного отсека по первоначальную ватерлинию (с учетом коэффициента прони-

цаемости); х, у, г — координаты центра тяжести объема v; AI

, kl

f — потерянные

моменты инерции площади ватерлинии при затоплении отсека (с учетом

коэффици-

ента проницаемости). .

Прочие обозначения те же, что и в первом случае.

Изменение

средней осадки

(5.14)

Координаты ЦТ площади действующей ватерлинии при затоплении

(5.15)

(5.16)

Потерянные моменты инерции

А/* = ix + sb

+ (S

- s) т)

; .

(5.17)

+ s(a- X[)* + (S

- s) (| - x

)*.

(5.18)

Изменение

метацентрической высоты

(5.20)

Угол

крена

Угол

дифферента

(6.22)

Изменение

осадки носом и кормой

(5.23)

62.

ЗАТОПЛЕНИЕ ГРУППЫ ОТСЕКОВ

И ТАБЛИЦЫ НЕПОТОПЛЯЕМОСТИ

Расчет производят для

всех

категорий отсеков методом постоянного водоизме-

щения.

Увеличение среднего углубления

— 2J

(5.24)

Здесь и ниже суммирование по vt распространяется на все затопленные отсеки»

причем для отсеков, сообщающихся с забортной водой и имеющих свободные поверх-

ности,

объем вычисляют по исходную ватерлинию; для отсеков, не сообщающихся

с забортной водой, vt принимают равным фактически затопленному

объему.

Сумми-

рование по S[ распространяется только на отсеки, сообщающиеся с забортной водой

имеющие свободную поверхность. Объемы »j и площади S( определяют с

учетом

коэффициента

проницаемости".

Абсцисса ЦТ поврежденной ватерлинии

— 2J

Ордината ЦТ поврежденной ватерлинии

•JO — 2л

Изменение

поперечной метацентрической высоты

215

Таблица

5.1

Справочная

таблица

непотопляемости

Шпангоуты,

на

которых

расположены

главные

поперечные

водонепро-

ницаемые

переборки,

ограничивающие

отсек

То

же, для

отделения

Наименование

отделе-

ний

III

Лк

отделений

Объем

отделений

о. м

Координаты

ЦТ

объема

VII

VIII

Потерянная

площадь

ватерлиний

м*

Координаты

ЦТ

площади

Моменты

инерции

XII

XIII

Изменение

осадки

С.

XIV

*х

ь.

«э.

о.

йй

XVI

УРОЛ

крена

66,

град

XVII

Угол дифферента

6i|),

град

XVIII

Изменение

поперечного

коэффициента

остойчи-

вости

(DA)

тс-м

XIX

•

Изменение

поперечной

метац«нтрической

вы-

соты

6Й,

•

Данные

для

суммирования

при

групповом затоплении

XXI

XXII

-s

XXIII

XXIV

sft,

м»

IX-XI

XXV

Таблица 5.2

Л»

задач

Результаты

группового

Данные

об

изменении посадки

остойчивости

судна

при

затоплении

на

град

Угол

кре

<о

'О.

•В-

0°7'

Место

п!

6—14

>утов

затоп"

тделений

№

шпанг

ленных

6—11

11—14

6—14

>ание

затоп-

тделений

Наимено!

ленных

Балластная

цистерна

Погреб

дым-

ного пороха

Малярная

Шкиперская

аз

№

отделе

1—20

1—30

1—20

"я

Объем

о.

271,5

не

среднего

ля

Д7",

см

Увеличен

углублен

5,0

носового

1Я

ДГ„, см

Изменени

углублен

39,0

пробоины

Изменени

углублен!

—21,2

Изменени

рической

2,3

затопления отделений

Суммарный

результат

от

пробоины

и от

затопления отделений

для

выравнивания

крена

дифферента

125—130

Кормовой

отсек

Турбинная

выгородка

о"

си

с*

2 .

513

14,0

14,0 14,1

к*"

216

217

Угол

крена

.•* ' •

Изменение

продольной мета центр

ческой высоты

дя

= - у

£ h + S

'«4 ~

0* +

(

- 2

*<)

**)•].

(

Суммирование по (

и по 1у распространяется на все отсеки, в которых имеются

свободные поверхности воды.

Угол

дифферента

Изменение

углубления носом

(ф).

(5.31)

Изменение

углубления кормой

(^).

/(5.32)

Дифферент

д = ДГ

— ДГ

(5.33)

Практические

схемы расчета по метацентрическим формулам приведены в § 69.

помощью приведенных здесь формул для затопления единичных отсеков и их

групп

могут

быть рассчитаны таблицы непотопляемости корабля.

Впервые таблицы.непотопляемости были предложены акад. А. Н. Крыловым

еще до русско-японской войны. Впоследствии они неоднократно видоизменялись

как

по своей форме, так и по содержанию. В качестве примера приведен один из ва-

риантов таблиц непотопляемости (табл. 5.1).

Таблица содержит данные об элементах отсеков и об изменении посадки и остой-

чивости при затоплении единичного отсека, вычисленные применительно к опреде-

ленному исходному водоизмещению, и яазываётся справочной таблицей непотопляе-

мости. * •

Табл. 5.2 содержит данные об изменении посадки и остойчивости корабля от

затопления группы отделений для различных, возможных в эксплуатации

случаев

получения пробоин. Кроме того, она содержит указания для командования, облег-

чающие) ему быстрое принятие рационального решения о способах спрямления

корабля.

Спрямление корабля вообще представляет собой комплекс мероприятий,

направленных к восстановлению или поддержанию остойчивости и к уменьшению или

ликвидации

крена и дифферента поврежденного корабля. Обе группы мероприятий

тесно связаны

друг

другом

и в случае, если крен корабля вызван только отрица-

тельной начальной остойчивостью, восстановление положительной остойчивости

приводит одновременно и к ликвидации крена.

Таблица состоит из левой и правой частей В

левую

часть заносятся данные об

изменении

посадки и остойчивости корабля от затопления на нем группы отделений

результате

получения пробоины. В правой части указывается, какие отделения

должны быть намеренно затоплены для поддержания остойчивости корабля и вырав-

нивания

его крена и дифферента. Правая часть таблицы может содержать различные

варианты способов спрямления корабля.

Кроме

того, приводятся данные о суммарном изменении посадки и остойчивости

корабля после его спрямления.

Расчет вариантов группового затопления производят на особом бланке, назы-

ваемом вспомогательной таблицей (примерная форма — табл. 5.3). При вписыва-

218

Задача

№

Таблица

5.3

Вспомогательная таблица

Вариант выравнивания

№

отделений

Суммы

Наименование

отделений

их

расположение

Объем отделений

о, м

Моменты

объемов

£з

Потерянная

площадь

ватерлинии

s, м*

Статические

моменты

площади

"я

а"

-о"

Моменты

инерции

•*

нии

во

вспомогательную таблицу подлежащих суммированию величин

следует

учи-

тывать приведенные выше указания относительно распространения сумм

для раз-

личных типов отсеков.

При

выборе отделений, предназначенных

для

выравнивания крена

диффе-

рента, необходимо руководствоваться следующими соображениями:

затапливаемые отделения должны быть расположены

нижних частях корабля,

так

как

прием

груза^

внизу увеличивает остойчивость;

затапливаемые отделения

не

должны иметь свободных поверхностей, чтобы

не

уменьшить этим метацентрическую высоту;

затапливаемые отделения должны находиться

на

противоположной оконеч-

ности

по

отношению

местоположению пробоины

и,

если крен корабля

не

является

результатом отрицательной начальной остойчивости,

на

противоположном

борту.

Вес принимаемой воды должен быть минимальным.

Описанный

вариант таблиц непотопляемости может применяться

кораблям

не

очень большим количеством водонепроницаемых отделений.

Он

имеет также

тот

недостаток,

что

помещаемые табличные данные справедливы только

для

того случая

нагрузки, который соответствует исходному расчетному водоизмещению. Поэтому

он

может надежно применяться только

для

кораблей, нагрузки которых

усло-

виях эксплуатации

могут

изменяться

сравнительно узких пределах.

63.

ДИАГРАММА

ПЕРЕУГЛУБЛЕНИЯ

БУБНОВА

Если судно

не

имеет водонепроницаемых продольных переборок, изменение

по-

садки

его при

затоплении отсека может быть приближенно получено

помощью

диа-

граммы переуглубления

(рис. 5.1).

По

оси

абсцисс диаграммы переуглубления откладывают

принятом масштабе

длину судна,

а по оси

ординат

—

изменения осадки

е, N, М.

Здесь

е —

изменение средней осадки

при

затоплении Отсека, простирающегося

от кормового перпендикуляра

до

сечения

с'

абсциссой

Т.

adx.

(5.34)

219

—

изменение осадки носом

при

затоплении того же. отсека

—

изменение осадки кормой при затоплении того

же

отсека

М-.

b.j

Xf)(

odx,

(6.35)

(6.36)

где

5 —

площадь грузовой ватерлинии,

ш —

площадь погруженной части шпан-

гоута

по

грузовую

ватерлинию;

х/ —

абсцисса ЦТ площади ватерлинии,

= -g—•

—

Xf —

длина носовой оконечности,

-~-

+ х/ —

длина кормовой оконеч-

ности,

lyf —

момент инерции площади ватерли-

нии

относительно центральной поперечной

оси.

Схема вычисления величин

е, N, М

приве-

дена

табл.

5.4.

При вычислении

их не

учиты-

вается влияние свободной поверхности воды

сделано допущение

прямостенности обводов

выше грузовой. Затопляемый отсек предпола-

гается закрытым

сверху

на

уровне грузовой

ватерлинии.

При

затоплении отсека, ограниченного

пе-

реборками

1—/ и 2—2,

изменение осадки носом

определится разностью ординат

Л7Й

= N* —

(5.37)

«'н

Рис.

5.1.

Изменение

осадки кормой

ДГ

Изменение

средней осадки

(5.38)

(5.39)

Диаграмма Бубнова

дает

достаточно надежные результаты, если затопляемые

отсеки невелики,

так как

при построении

ее не

учитывается влияние свободной по-

верхности воды

отсеке

потерянной площади ватерлинии. Неточность

эта ча-

стично компенсируется предположением

полной пустоте затопляемого отсека.

При

необходимости получения более точного результата изменение осадок

но-

сом

кормой может быть_ определено

по

следующим формулам:

изменение

осадки носом

vx-vl'/L Л.

(б40)

изменение

осадки кормой

S~s

lyf — Myf

(5.41)

где

s —

потерянная площадь ватерлинии,

Alyf

—

потерянный момент инерции,

определяемый

по

формуле (5.18);

| —

абсцисса центра тяжести площади действую-

щей ватерлинии, определяемая

по

формуле (5.15).

Величины

v и vx

могут

быть вычислены

по

формулам

v—SAT;

ДГн —ДГ

= __Л 1у

}

где

ДГ

и ДГ

берутся по данным расчета первого приближения

по

формулам

(5.37)

(5.39).

220

Таблица

5.4

Схемы

вычисления диаграммы переуглубления

№

шпангоутов

—

—9

—i

•

Площадь

шпангоу-

тов

fi>

£ II

попарно

III

£ III

сверху

III

£ VI

попарно

VII

£ VII

сверху

VIII

XII

й:

хш

XIV

> •'