Уменьшение начальной поперечной метацентрической высоты при постановке судна в док

 

В процессе эксплуатации, каждое судно, раз в 2,5 года становится в док для осмотра. Внеочередная постановка в док может потребоваться в аварийном случае, например, после посадки на мель, повреждении руля или винта, появлении течи через уплотнение гребного вала.
Как правило, рекомендуется заводить в док без балласта, однако большинство судов без балласта имеют значительный дифферент на корму. Для того, чтобы придать судну необходимый для захода в док дифферент, принимают минимально необходимое количество балласта. Однако некоторые суда даже с минимальным количеством балласта, могут иметь критически малую метацентрическую высоту.

Фото сухогрузного теплохода

На фото судно, которое без балласта имеет отрицательную метацентрическую высоту и поэтому неостойчиво.

В этом случае, до постановки в док, необходимо рассчитать, как изменится метацентрическая высота в момент посадки судна на кильблоки. Если расчеты покажут, что изменение будет критическим, то необходимо принять меры для увеличения метацентрической высоты и снова выполнить расчёты.
Только когда расчёты покажут, что изменения метацентрической высоты не приведут к потере, остойчивости можно приступать к постановке судна в док, разумеется, предварительно, придав ему, требуемую расчетами посадку.
Во время постановки в док судно, как правило, имеет небольшой дифферент на корму. В процессе осушения дока судно опускается вместе с понижением уровня воды, но как только оно коснется установленных на палубе дока кильблоков, уровень воды вокруг судна начнет понижаться. В результате падения уровня воды вокруг судна, оно начнет терять в водоизмещении и вес равный потерянному водоизмещению, будет передаваться на кильблоки. В месте касания появится сила Обозначение силы реакции опоры., называемая силой реакции опоры, которая численно равна теряемому судном весу и действующая вертикально вверх. Действие этой силы будет уменьшать метацентрическую высоту судна.
По мере падения уровня воды судно все больше будет терять в водоизмещении, а сила реакции соответственно будет возрастать. Очевидно, что по мере возрастания силы реакции, метацентрическая высота будет уменьшаться и в какой-то момент станет отрицательной. Если это произойдет до того момента, как судно будет надежно установлено на кильблоках, то оно может опрокинуться.

Важное замечание:

Период, во время которого судно может опрокинуться, называют критическим.

Сила реакции опоры достигает наибольшего значения перед соприкосновением киля с кильблоками на всем своем протяжении. В этот момент ее величина может быть приближенно определена по формуле:

Формула силы реакции опоры

где,

Обозначение момента дифферентующего судно на один сантиметр– Момент дифферентующий судно на 1 сантиметр.
d – Дифферент судна перед постановкой в док.
Обозначение отстояния центра тяжести действующей ватерлинии– Отстояние центра тяжести действующей ватерлинии от кормового кильблока.

Рисунок постановки судна на кильблоки

Рисунок. Момент касания кильблока при постановке судна в док.

Придание судну небольшого дифферента на корму позволяет уменьшить риск опрокидывания. Как только пятка ахтерштевня коснется кильблока, возникнет сила реакции опоры Обозначение силы реакции опоры.. В момент возникновения ее значение незначительно, но будет постепенно увеличиваться, по мере падения уровня воды и уменьшения дифферента судна. Уменьшение метацентрической высоты будет происходить не так резко, как если бы судно коснулось кильблоков сразу всем килем.
При постановке в док судно не должно иметь крена. Как правило, судно имеет крен в двух случаях: если оно имеет отрицательную метацентрическую высоту или если грузы на борту расположены несимметрично относительно диаметральной плоскости. В первом случае судно начнет стремительно крениться, как только коснется кильблоков. Во втором случае оно может начать крениться во время критического периода.

Величину уменьшения метацентрической высоты вычисляют по формуле:

Формула уменьшения метацентрической высоты

где,

Δ – Водоизмещение судна до постановки в док.
Обозначение метацентра – Возвышение поперечного метацентра над основной плоскостью.
Обозначение силы реакции опоры. – Сила реакции опоры, вычисляемая по формуле:

Формула силы реакции опоры

 

где,

Δ – Водоизмещение судна до постановки в док.
Обозначение весового водоизмещения судна для новой метацентрической высоты – Водоизмещение судна на момент определения новой метацентрической высоты.

Если на момент определения метацентрической высоты, водоизмещение судна уменьшилось значительно, то к полученной метацентрической высоте необходимо добавить поправку на изменение возвышения поперечного метацентра:

Формула поправки на изменение возвышения метацентра

где,

Обозначение метацентра – Возвышение поперечного метацентра для водоизмещения Δ.
Обозначение метацентра – Возвышение поперечного метацентра для водоизмещения Обозначение весового водоизмещения судна для новой метацентрической высоты.

Значение начальной поперечной метацентрической высоты для любого момента в процессе докования вычисляют по формуле:

Формула метацентрической высоты.

Пример:
Перед постановкой в док судно весовым водоизмещением 3900 тонн, имеет осадку носом Обозначение осадки судна носом.= 2,80 м; осадку кормой Обозначение осадки судна кормой= 3,20 м; = 1,95 м; Обозначение метацентра= 9,5 м; Обозначение момента дифферентующего судно на один сантиметр= 125 тм; отстояние Обозначение отстояния центра тяжести действующей ватерлинии – 68 м.
Найти Обозначение нового значения метацентрической высоты перед полной посадкой судна на кильблоки и Обозначение метацентрической высоты когда судно будет иметь осадку 2,20 метра и водоизмещение 3000 тонн.

Порядок вычислений.

1. Вычисляют дифферент судна:

d = 3,20 – 2,80 = 0,40 м.

2. Рассчитывают силу реакции опоры перед полной посадкой на кильблоки:

Формула наибольшего значения силы реакции опоры

3. Затем вычисляют уменьшение поперечной метацентрической высоты:

Формула поправки к метацентрической высоте

4. Находят новое значение метацентрической высоты:

Формула новой метацентрической высоты

5. Вычисляют начальную поперечную метацентрическую высоту Обозначение метацентрической высоты, когда судно будет иметь осадку 2,20 м. Водоизмещение судна на данную осадку составляет 3000 тонн и возвышение поперечного метацентра над основной плоскостью Обозначение метацентра = 10,1 м.

6. Вычисляют силу реакции опоры:

Формула силы реакции опоры

7. Рассчитывают уменьшение метацентрической высоты:

Формула для вычисления величины уменьшения метацентрической высоты в момент касания судном кильблоков.

8. Затем вычисляют поправку к новой метацентрической высоте:

Формула вычисления поправки к новой метацентрической высоте

9. Находят новое значение начальной поперечной метацентрической высоты:

Формула новой метацентрической высоты

В отличие от большинства старых килевых судов, имеющих как правило острые обводы подводной части корпуса судна, современные морские грузовые суда имеют плоское днище, однако в носовой и кормовой оконечности корпус значительно сужается.

Контейнеровоз на кильблоках в сухом доке.

Контейнеровоз дедвейтом 42000 тонн на кильблоках в сухом доке в Китае.

Для судна с большой начальной поперечной метацентрической высотой момент касания кильблоков не приведет к потере остойчивости, однако для судна с минимальной метацентрической высотой, как например, для судна на фото выше, момент касания может быть критически опасен, поэтому до начала постановки в док необходимо выполнить приведенные выше расчеты начальной поперечной метацентрической высоты.

Фото винта и руля контейнеровоза

На фото конструкция ахтерштевня контейнеровоза дедвейтом 42000 тонн.

 

Больше информации по вопросам остойчивости можно найти в книге «Остойчивость грузовых судов».


Автор капитан В.Н. Филимонов

0