Изменение остойчивости от заполнения или опорожнения судовых цистерн

 

Заполнение или опорожнение судовых цистерн можно рассматривать как прием   или снятие груза. При заполнении цистерн водоизмещение судна будет увеличиваться, а при опорожнении – уменьшаться. В результате этого положение центра тяжести будет также изменяться. Следовательно, начальная поперечная метацентрическая высота судна также будет изменяться. При этом если жидкость в цистерне имеет свободную поверхность, то это также вызовет дополнительное уменьшение поперечной метацентрической высоты. Таким образом, в результате заполнения или опорожнения цистерны с образованием в ней свободной поверхности остойчивость судна изменится по следующим причинам:

  1. Изменится водоизмещение судна D  и возвышение центра тяжести судна .
  2. В результате влияния свободной поверхности уменьшится поперечная метацентрическая высота h.

На некоторых судах или при некоторых вариантах загрузки судна свободные поверхности жидкости могут привести к возникновению отрицательной начальной поперечной остойчивости судна. В этом случае в Информации об остойчивости судна будут даны рекомендации    по   порядку    заполнения   и   опорожнения судовых цистерн жидкими грузами, а также методы контроля начальной поперечной остойчивости судна.

Влияние свободной поверхности жидкости можно не учитывать при малой толщине слоя жидкости или при заполнении цистерны свыше 97%, так как уже при незначительных наклонениях судна, ширина свободной поверхности жидкости, резко уменьшается из-за того, что нет свободного пространства в цистерне.

Пример: Перед выходом в рейс судно имело водоизмещение 4390 т. Возвышение ц.т. Zg = 5,45 м. Возвышение поперечного метацентра Zm = 6, 00 м. Начальная поперечная метацентрическая высота h = 0,55 м. Рассчитать, как изменилась начальная поперечная метацентрическая высота в результате расхода дизельного топлива (плотность 0,85 т/м ³) и питьевой воды и появления свободных поверхностей в этих цистернах через 6 дней после выхода из порта. Обе цистерны имеют прямоугольную форму. Момент свободной поверхности для топливной цистерны 640, а для питьевой – 210. Высота топливной и питьевой цистерн 1,25 м.

Порядок вычислений:

  1. Замеряют уровень в топливной и питьевой цистернах:

Уровень в топливной цистерне – 0,40 м.

Уровень в питьевой цистерне    – 0,85 м.

2. По калибровочным таблицам или кривым определяют количество топлива и воды в танках и вычисляют расход за 6 дней.

Расход топлива составил 36 т.

Расход питьевой воды составил 12 т.

  1. Находят возвышение ц.т. израсходованного топлива и воды:

Для топлива уменьшение уровня составило:

 d = 1, 25 – 0, 40 = 0, 85 м

Так как форма цистерны прямоугольная, то ц.т. израсходованного топлива находился в половине уменьшившегося уровня d = 0,85/2 = 0,425 м. Тогда возвышение ц.т. израсходованного топлива находят по формуле:

Zg = 0, 40 + 0, 425 = 0, 825 м.

Для воды уменьшение уровня составило:

d = 1, 25 – 0, 85 = 0, 40 м

Так как форма цистерны прямоугольная, то ц.т. израсходованной воды находят аналогично топливу:

d = 0, 40/2 = 0, 20 м.

Тогда возвышение ц.т. израсходованной питьевой воды вычисляют по формуле:

Zg = 0, 85 + 0, 20 = 1, 05 м.

  1. Затем вычисляют новое значение для всего судна:

таблица

Вычисляют новое значение

Zg = 23883,2 / 4342  = 5,50 м.

5. После этого рассчитывают уменьшение начальной поперечной метацентрической высоты из-за влияния свободных поверхностей в цистернах (плотность дизельного топлива по условию задачи 0,85 т/м ³):

В топливной цистерне:

формула

В цистерне питьевой воды:

формула

Суммарное уменьшение:

Δh = 0,13 + 0,05 = 0, 18 м.

6. Рассчитывают начальную поперечную метацентрическую высоту с учетом    влияние    свободной   поверхности жидкости в топливном танке и танке питьевой воды:

h = 6, 00 – 5, 50 – 0, 18 = 0, 32 м.

h = 0,32 м.


Автор капитан В.Н. Филимонов

2+