GOSY

53. Местная и общая прочность судна. Особенности контроля общей прочности крупнотоннажны судов.

Прочностью судна называется способность его корпуса не разрушаться и не изменять своей формы под действием постоянных и временных сил. Различают общую и местную прочность судна.

Общей продольной прочностью корпуса судна называется его способность выдерживать действие внешних сил, приложенных по длине.

Общая прочность судна обеспечивается водонепроницаемой оболочкой, которой служит обшивка и верхняя палуба, настил других палуб, продольные переборки с подкрепляющими их конструкциями и всеми конструктивными связями, имеющими длину больше высоты борта.

Местной прочностью корпуса называется способность его отдельных конструкций противостоять дополнительному воздействию сил: главным образом давлению забортной воды и сосредоточенным нагрузкам. Местная прочность в первую очередь характеризует прочность палуб судна и крышек трюмов, на которые оказывает давление установленный груз. Местная прочность выражается допустимыми давлениями тонн деленных на метр (т/м) и необходимо, чтобы давление от размещенного груза не превосходило величину допустимого.

Для обеспечения местной прочности отдельных конструкций предусматривают их специальное местное подкрепление.

Наиболее значительными и опасными видами общей деформации корпуса являются общий продольный изгиб и кручение корпуса.

Прочность корпуса при общем продольном изгибе называется общей прочностью корпуса судна. Для транспортных судов, в особенности для крупнотоннажных, наиболее опасной деформацией является общий изгиб. Различают прогиб и перегиб. При прогибе палуба оказывается сжатой, а днище растянутым, при перегибе − наоборот.

При плавании на волнении начальная деформация увеличивается и становится опасной, особенно при попадании корпуса с начальным прогибом на подошву волны

ина вершину волны корпуса с начальным перегибом. Поэтому в практике

эксплуатации судна необходимо в каждом рейсе постоянно контролировать состояние общей прочности корпуса.

Деформация кручения корпуса может оказаться опасной для судов новых типов с большим раскрытием палуб (в частности, балкеров), особенно при плавании на косом волнении.

При типовых случаях нагрузки транспортных судов длиной L≥80 м, приводимых в Информации об остойчивости и прочности судна для капитана, общую прочность корпуса можно считать обеспеченной. Поэтому необходимость проверки общей прочности таких судов в эксплуатации может возникнуть при загрузке трюмов, отличной от типовых случаев, с большой неравномерностью

выполнения грузовых операций в порту или на рейде в требуемой последовательности.

Напряженное состояние корпуса судна определяется изгибающим моментом и перерезывающей силой, действующими на судно в различных его поперечных сечениях. Для сухогрузных судов, перевозящих генеральные, лесные и легкие сыпучие

грузы, обычно ограничиваются проверкой общей прочности по изгибающему моменту, действующему в миделевом сечении судна. Для танкеров, а также для судов, предназначенных для перевозки тяжелых навалочных грузов (например, рудовозов), как правило, необходима проверка общей прочности по изгибающим моментам и перерезывающим силам, действующим в нескольких поперечных сечениях корпуса.

Полные изгибающий момент и перерезывающая сила при данном состоянии нагрузки судна складывается из изгибающего момента и перерезывающей силы на тихой воде и дополнительных изгибающего момента и перерезывающей силы от морского волнения, которые практически одинаковы при различных осадках судна. Поэтому без большой погрешности допустимо оценивать и проверять напряженное состяние корпуса судна по значению изгибающего момента Mт.в и перерезывающей силы Qт.в на тихой воде.

Типовая Информация об остойчивости и прочности грузового морского судна содержит специальные диаграммы контроля прочности, по которым общая прочность судна может быть проверена для любого состояния его нагрузки и в любых условиях его эксплуатации (в рейсе, на рейде, в

порту).

При наличии диаграммы контроля общей продольной прочности судна по изгибающему моменту или перерезывающей силе проверку прочности в отдельном поперечном сечении производят следующим образом:

1. Определяют дифферент судна dн dк .

2.В табличной форме рассчитывают

дедвейт судна w и сумму ΣMx положительных моментов части дедвейта, расположенной в нос от данного поперечного сечения.

3.На диаграмме контроля общей продольной прочности откладывают значение

дедвейта w. От полученной точки переходят по наклонной прямой к горизонтали, отвечающей найденному ранее дифференту. Через найденную точку проводят вертикаль, на которой откладывают

сумму моментов +Mx и ставят точку A.

Прочность корпуса считается достаточной,

Допустимые значения суммы +Mx определяют по точкам пересечения вертикали для заданного дедвейта и дифферента с соответствующими границами.

Аналогично проверяется прочность корпуса по перерезывающим силам. Для этого используется другая диаграмма, где по вертикали откладывается часть дедвейта, расположенная в нос от контролируемого сечения.

Если хотя бы для одного сечения прочность по изгибающему моменту или перерезывающей силе оказывается недостаточной, необходимо перераспределить груз по длине судна.

54. Условия равновесия плавающего судна, запас плавучести, грузовая марка. Информация о непотопляемости.

Условия равновесия плавающего судна. Можно записать два условия равновесия плавающего судна. Первое вытекает из закона Архимеда, − масса судна равна массе вытесненной им воды:

P V ,

где P − водоизмещение судна, т;

γ − удельный вес воды, т/м3;

V − объём подводной части судна, м3.

Второе условие плавучести определяется тем, что центр тяжести и центр величины находятся на одной прямой:

где ψ − угол дифферента судна.

Запасом плавучести называется масса дополнительного груза, которую судно может принять вплоть до полного затопления. Мерой запаса плавучести служит объём надводной водонепроницаемой части корпуса.

грузовой марки, палубной линии и гребёнки грузовой марки. При этом различают знаки грузовой марки для судов, совершающих международные рейсы и не совершающих международные рейсы.

Сезонные грузовые марки изображают горизонтальными линиями, параллельными линии, проходящей через диск Плимсоля. Число и расположение сезонных грузовых марок различается для судов международного и каботажного плавания с избыточным и минимальным надводным бортом, пассажирских, парусных судов, лесовозов и т.д.

Верхний край соответствующей грузовой марки показывает максимальную осадку, до которой может быть загружено судно. Надводный борт измеряется от верхнего края палубной линии. Лесовозы имеют дополнительную грузовую марку, обозначения зон на которой начинаюся буквой «L».

рекомендации по обеспечению аварийной посадки и остойчивости в данном рейсе;

заранее или на любом этапе рейса определить и оценить аварийную посадку и остойчивость при затоплении одного или группы отсеков, выделить (по обоснованным признакам) те тяжелые случаи повреждения или затопления отсеков, в которых судно обречено и борьба за его спасение становится бессмысленной;

в зависимости от полученной щценки аварийного состояния дать для каждого случая затопления конкретные рекомендации по первоочередным мерам борьбы за спасение судна и по срочным мерам для спасения экипажа в случае, если судно обречено.

55. Влияние свободных поверхностей жидкостей на остойчивость. Способы уменьшения их воздействия на остойчивость судна.

Имеющиеся в цистернах жидкие грузы при неполном заполнении цистерн в случае наклонения судна смещаются в сторону наклонения. Из-за этого в ту же сторону смещается ЦТ судна (из точки Go в точку G), что приводит к уменьшению плеча восстанавливающего момента.

Допустим, жидкий груз находится в одном из отсеков, ширина которого равна половине ширины судна. Найдём изменение поперечной δh и продольной δH метацентрических высот.

Первоначально считаем, что жидкий груз не перемещаетсяпри наклонении судна, тогда на судно действует момент

Исправленная поперечная метацентрическая высота

Изменения поперечной и продольной метацентрических высот от влияния свободной поверхности жидкости

Влияние свободной поверхности жидкости при построении диаграммы статической остойчивости заключается в учёте поправки поперечной метацентрицентрической высоты δh.

Следует всегда иметь в виду, что при наличии свободной поверхности жидкого груза остойчивость всегда снижается и величина этого снижения линейно зависит от площади свободной поверхности.

Ряд рекомендаций по устранению или уменьшению отрицательного влияния свободной поверхности жидкого груза на остойчивость судна:

При приеме жидкого груза необходимо стремиться к тому, чтобы цистерны или отсеки были запрессованы (запрессованными считаются цистерны, заполненные на 95 % и более).

Расходовать рейсовые запасы следует сначала из верхних емкостей, а затем - из нижних, причем забирать их надо по очереди из разных цистерн, а не одновременно из нескольких.

При балластировке нельзя принимать забортную воду сразу в несколько балластных цистерн.

Во время рейса следует избегать приема забортной воды в балластные танки и ее удаление из них. Особенно опасна такая операция для судна с малой метацентрической высотой, например для лесовозов с грузом леса на палубе. Балластировку нужно производить в порту или на базе - убежище, а в море - лишь в исключительных случаях с соответствующей расчетной проверкой остойчивости. При балластировке судна приемом воды в кормовые трюмы, через которые проходит туннель гребного вала, не следует доводить уровень выше туннеля.

56. Информация об остойчивости и прочности судна. Назначение, содержание, использование.

Ответственность за остойчивость судна в процессе эксплуатации возлагается на капитана, которому, согласно требованиям Регистра, выдается "Информация об остойчивости и прочности судна".

"Информация" в систематизированной форме содержит: сведения об остойчивости судна при типовых, предусмотренных заранее, вариантах загрузки; общие рекомендации и конкретные указания относительно эксплуатационных ограничений, которые необходимо выдерживать, чтобы обеспечить безопасность судна в отношении опрокидывания (здесь же приводятся мероприятия по улучшению остойчивости судна); различного рода вспомогательные графики, таблицы, шкалы, диаграммы и другие материалы, необходимые для оценки остойчивости при возможных в эксплуатации, но не предусмотренных заранее, вариантах нагрузки.

"Информация" составляется по материалам опытного кренования судна.

Данные, характеризующие остойчивость судна в типовых условиях нагрузки, позволяют судоводителю без всяких расчетов количественно оценить остойчивость при наиболее часто встречающихся в эксплуатации состояниях нагрузки или же при известном состоянии нагрузки сопоставить остойчивость судна с близкой к нему и заранее рассчитанной остойчивостью. В "Информации" имеются специальные стандартные бланки для каждого типового случая нагрузки, содержащие схему нагрузки судна, таблицу нагрузки масс, диаграмму статической остойчивости и таблицу остойчивости судна. В последней указаны нижние пределы основного (по условиям погоды) и дополнительных критериев остойчивости, при которых эксплуатация судна считается безопасной.

Указания капитану содержат необходимые рекомендации по управлению судном на циркуляции и в штормовую погоду, по приему и расходованию жидких грузов, сведения о мерах предосторожности при перевозке пассажиров, а также насыпного и лесного грузов. Материалы для расчета остойчивости при нетипичных случаях нагрузки содержат: диаграмму предельных допускаемых моментов; диаграмму предельных возвышений Ц.Т. судна; универсальную диаграмму остойчивости; чертеж размещения грузов на судне; таблицу для оценки остойчивости судна по периоду бортовой качки; диаграммы осадок носом и кормой.

57.Спутниковые системы для определения места судна. Источники погрешностей, характеристика точности определения места.

Глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС) предназначены для определения положения объектов на поверхности Земли. В настоящий момент получили широкое распространение две системы: ГЛОНАСС (Россия) и NAVSTAR - GPS (США).

В соответствии с положениями новой Главы 5 "Безопасность мореплавания" Конвенции СОЛАС, безусловным требованием, касающимся как судов, построенных до 1 июля 2002 г., так и позднее этого срока, является дополнительное оснащение всех судов независимо от их размера приемниками ГНСС или другой радионавигационной системы, действующей в районе плавания.

Система NAVSTAR (Navigation Satellite Time and Ranging - навигационный спутник измерения времени и координат), часто именуемая GPS (Global Positioning System - глобальная система позиционирования), позволяет практически в любом месте Земли (за исключением приполярных областей) определить местоположение и скорость объектов. Основой системы являются 24 GPS - спутника, движущихся над поверхностью Земли на высоте 20180 км. спутники движутся по 6 орбитальным траекториям (по 4 спутника на каждой), плоскости траекторий разнесены на 55 градусов. GPS - спутники излучают специальные сигналы в диапазоне 1575,42 МГц.

Передаваемые спутниками навигационные сигналы, принимаются GPS - приемниками, которые на основе метода триангуляции полученных сигналов позволяют определить местоположении объекта. Используемый в гражданском применении C/A - код (coarse-acquisition) позволяет определить координаты объекта с точностью до 100 м. Используемый ВМФ США точный P-код предоставляет возможности по позиционированию с точностью до 20 м.

Система ГЛОНАСС (Global Navigation Satellite System - глобальная навигационная спутниковая система), как и система GPS, позволяет практически в любом месте Земли (за исключением приполярных областей) определить местоположение и скорость объектов. Основой системы являются 24 спутника (в настоящий момент число спутников существенно сокращено), движущихся над поверхностью Земли на высоте 19130 км. Спутники движутся по 3 орбитальным траекториям, плоскости траекторий разнесены на 64,8 градуса. ГЛОНАСС - спутники излучают специальные сигналы в диапазоне

1598,0625 - 1604,25 МГц.

Передаваемые спутниками навигационные сигналы, принимаются ГЛОНАСС - приемниками, которые на основе метода триангуляции полученных сигналов позволяют определить местоположении объекта. Используемый в гражданском применении код позволяет определить координаты объекта с точностью до 57-70 м. В режиме обычного доступа ГЛОНАСС превосходит GPS по точности, обеспечивая при этом, возможность работы в более высоких широтах.

Ввиду недостаточной точности обсерваций, необходимой для обеспечения плавания в узкостях, рекомендации ИМО предполагают дополнительное использование дифференциальной подсистемы GPS и ГЛОНАСС (специальный метод, использующий корректирующую информацию от наземных станций), позволяющей повысить точность определения места до 5 - 10 м. DGPS ( differential global positioning system) — система повышения точности сигналов GPS, заключающаяся в учёте и измерении разницы между известными псевдодальностями до спутников и фактическими кодовыми псевдодальностями. При этом компенсируются как атмосферные искажения, так и эфемеридные ошибки. Основные источники сигналов DGPS: