Посадка судна. Определение крена и дифферента. Изменение осадки при приеме и снятии груза. Переход из пресной воды в солёную. Запас плавучести и грузовая марка.
Посадкой называется положение судна относительно спокойной поверхности воды и определяется параметрами:
- Если ДП наклонена на некоторый угол по отношению к вертикальной
плскости, то таким параметром будет угол θ, который называют углом крена;
- если плоскость мидель-шпангоута наклонена на некоторый угол по
отношению к вертикальной плоскости, то таким параметром будет ψ,
Называемый углом дифферента.
Посадка судна, при которой плоскость мидель-шпагоута и ДП вертикальны θ=0, и
ψ = 0 называется прямой. Судно, имеющее такую посадку, принято называть сидящим прямо и на ровном киле.
Если θ > 0,ψ = 0, то говорят, что судно сидит на ровный киль, но с
креном; если ψ > 0, θ = 0, то говорят, что судно сидит прямо, но с
дифферентом. Если судно имеет и крен, и дифферент, то его посадку
называют произвольной.
У судов, имеющих посадку с дифферентом, действующая ватерлиния будет
находиться на разных расстояниях от основной плоскости у носового и
кормового перпендикуляров. Эти расстояния называют соответственно
осадкой носом Тн и осадкой кормой Тк.
Дифферент судна принято определять не углом дифферента ψ, а разностью осадок носом и кормой, т.е. d = Тн - Тк.
Если Тн > Тк - судно имеет дифферент на нос, если Тн < Тк - дифферент на корму. При Tн=Тк судно сидит на ровный киль.
Полусумма осадок носом и кормой называется средней осадкой или осадкой при мидель-шпангоуте:
Тср=(Тн +Тк)/2
Контроль за посадкой судна осуществляется по маркам осадок (маркам углубления), которые наносятся на форштевне, в районе мидель-шпангоута и на ахтерштевне.
Марки осадок соответствуют действительной осадке судна. Марки осадок
наносятся по соответствующим перпендикулярам, с левого борта
обозначаются римскими цифрами и обозначают осадку в футах, на правом
борту - арабскими цифрами - осадку в дециметрах.
Изменение средней осадки судна после приёма или снятия малого груза
Допустим, что на судно принят малый груз Р, т. е. такой груз, при приеме которого обводы корпуса можно считать практически не изменившимися в пределах приращения осадки.
Малым можно считать груз, составляющий 5 – 10 % водоизмещения груза.
При приеме груза Р водоизмещение судна возрастет на величину 𝛒×ΔV, причем значение ΔVопределяется объемом слоя между ватерлиниями ВЛ и В1Л1.
Для определения приращения осадки судна ΔТ после приема груза используем условие равновесия судна, выражается равенством масс груза Р и дополнительного водоизмещения:
Р = 𝛒×ΔV
В случае снятия груза его масса Р будет со знаком минус. Следовательно, приращение осадки ΔТ будет отрицательным и осадка судна вернется к значению ВЛ.
При решении практических задач, связанных с определением изменения средней осадки судна при приеме или снятии груза, часто пользуются вспомогательной величиной q1смпредставляющей собой значение массы (числа тонн) груза, от приема или снятия которой осадка судна изменится на 1 сантиметр.
Можно построить кривую числа тонн на один см (или дюйм) осадки.
Для того, чтобы определить, как изменится осадка Т судна при приеме или снятия груза Р, необходимо по указанной кривой найти значение q1см при осадке Т, затем найти новое значение осадки судна:
Т1= Т ± Р/(100 × q1см)
Изменение осадки при переходе судна в воду с иной плотностью
С изменением плотности воды, осадка судна изменяется. При этом с увеличением плотности воды осадка судна уменьшается и, наоборот, с уменьшением плотности осадка увеличивается. Изменение осадки судна от изменения плотности воды можно вычислить по формуле:
Величина, на которую уменьшается осадка судна при переходе из пресной воды в морскую воду с плотностью 1,025 т/м³, называется поправкой на пресную воду, и, как правило, измеряется в миллиметрах. Для каждого судна данная поправка указывается в Судовом свидетельстве о грузовой марке.
Грузовая марка, нанесенная на обоих бортах судна, показывает, какой минимальный надводный борт может иметь судно в морской воде с плотностью 1,025 т/м³. Когда судно грузится в порту с пресной водой, то грузовая марка может быть утоплена на величину равную поправке на пресную воду. При переходе в морскую воду с плотностью 1,025 т/м³ осадка судна уменьшится на величину этой поправки, и судно будет иметь осадку по грузовую марку.
При погрузке в порту, где плотность воды более 1.000 т/м³, но менее чем 1,025 т/м³. величина, на которую может быть утоплена грузовая марка называется поправкой к осадке на плотность воды (по-английски, Dock Water Allowance) и может быть рассчитана по формуле:
Поправка к осадке, рассчитанная по приведенной выше формуле, получается в сантиметрах.
Пример: Осадка судна по грузовую марку 6,25 м. Поправка на пресную воду составляет 255 мм. Плотность воды у причала 1,009 т/м³. Рассчитать, на какую величину может быть увеличена осадка с тем, чтобы с переходом в воду с плотностью 1,025 т/м³. судно имело осадку по грузовую марку.
Порядок вычислений:
1. Вычисляем, на сколько сантиметров может быть утоплена грузовая марка:
Грузовая марка может быть утоплена на 16 сантиметров.
2. Вычисляем среднюю осадку, на которую может быть погружено судно:
При определении весового водоизмещения судна по осадкам, если фактическая плотность воды, в которой находится судно, отличается от плотности воды, для которой рассчитаны грузовая шкала или гидростатические кривые, то поправку к водоизмещению на плотность воды находят по формуле:
Следует отметить, что при понижении или повышении температуры воды, ее плотность изменяется. Следовательно, если судно находится в пресной воде, то необходимо принимать во внимание ее температуру, так как при высокой температуре пресной воды ее плотность ниже 1,000 т/м³. Если этого не учитывать в расчетах, то разница между истинным и рассчитанным водоизмещением может быть весьма значительной.
Таблица плотности пресной воды при различных температурах:
| t°C | ρ, т/м³ | t°C | ρ, т/м³ | t°C | ρ, т/м³ |
| 0,99987 | 0,99952 | 0,99732 | |||
| 0,99993 | 0,99940 | 0,99707 | |||
| 0,99997 | 0,99927 | 0,99681 | |||
| 0,99999 | 0,99913 | 0,99654 | |||
| 1,00000 | 0,99897 | 0,99626 | |||
| 0,99999 | 0,99880 | 0,99597 | |||
| 0,99997 | 0,99862 | 0,99537 | |||
| 0,99993 | 0,99843 | 0,99537 | |||
| 0,99988 | 0,99823 | 0,99505 | |||
| 0,99981 | 0,99802 | 0,99472 | |||
| 0,99973 | 0,99780 | 0,99440 | |||
| 0,99963 | 0,99757 | 0,99406 |
Когда судно находится в морской воде, то поправку на температуру забортной воды не учитывают и необходимо руководствоваться только показаниями ареометра.
Ареометр (Densimeter) — это прибор для измерения плотности жидкости. Современные ареометры, как правило, стеклянные. Шкала измерения градуируется в кг/м³. Значение плотности жидкости считывают по делению шкалы, находящемуся на одном уровне с мениском жидкости, как указано на рисунке 1.
Для измерения используют емкость диаметром не менее 50 мм. Пробы забортной воды необходимо брать с обоих бортов в районе миделя с глубины равной половине осадки судна, как можно быстрее после снятия осадок.
Рис. 1: Определение плотности воды при помощи ареометра
Необходимо отметить, что таким же ареометром измеряют плотность воды в балластных танках, когда определяют количество груза по осадкам.
Запас плавучести
Это непроницаемый для воды объем корпуса судна, находящийся выше действующей ватерлинии. Этот объем образует помещения, ограниченные верхней водонепроницаемой палубой, а также надстройки при условии, что они водонепроницаемы, т. е. имеют водонепроницаемые двери и другие закрытия. При отсутствии запаса плавучести судно затонет при попадании внутрь корпуса даже небольшого количества воды.
Мерой запаса плавучести является отношение надводного объема корпуса к объемному водоизмещению судна.
Для сухогрузных судов запас плавучести составляет 25—50% водоизмещения, для наливных—10—25% и пассажирских —до 100%.
Необходимый для безопасного плавания судна запас плавучести обеспечивается приданием судну в процессе проектирования достаточной высоты надводного борта, устройством водонепроницаемых закрытий и делением судна на отсеки прочными водонепроницаемыми переборками и палубами. При отсутствии переборок и палуб любое повреждение подводной части судна при невозможности заделать его приводит к полной потере запаса плавучести и гибели судна.
Запас плавучести зависит от высоты надводного борта — чем выше надводный борт, тем больше запас плавучести. Минимальная допустимая высота надводного борта определяется Правилами Регистра Украины в зависимости от типа судна. Для контроля за ее сохранением на обоих бортах судна наносят особую грузовую марку.
Марки углублений (рис. 2). Для быстрого определения осадки судна на носу и в кормовой части судна наносят арабские или римские цифры — марки углублений.
На судах заграничного плавания марки углублений наносят: на правом борту в дециметрах и обозначают арабскими цифрами, высота цифр и интервала между ними равны 1 дм; на левом бор-ту— в футах и обозначают римскими цифрами, высота цифр и интервалы между ними равны 1/2 фута. На судах внутреннего плавания марки углублений наносят в дециметрах. Нижние кромки цифр соответствуют той осадке, которую они обозначают.
Марки углублений накернивают при постройке судна и наносят на темном фоне белой краской, а на светлом фоне— черной.
По известной осадке можно легко определить дедвейт и водоизмещение судна, используя специальную таблицу — грузовую шкалу.
Грузовая шкала позволяет решать и обратные задачи, например, как изменится осадка при при-еме известного количества груза и т. п. Такая шкала является одним из важнейших судовых документов.
Рис. Марки углублений:
Грузовая марка
показывает минимальный допустимый надводный борт с учетом района плавания судна и времени года.
Рис. Грузовая марка
Грузовые марки наносятся в соответствии с требованиями Международной конвенции по охране человеческой жизни на море и Правил Регистра Украины о грузовой марке. Суда загранплавания должны иметь Международное свидетельство о грузовой марке, а каботажные суда, плавающие во внутренних водах,— свидетельство Регистра Украины, учитывающее более легкие условия плавания между портами СНГ.
Марка наносится (накрашивается) следующим образом. На обоих бортах судна в средней части на уровне верхней (главной) палубы надводного борта наносят горизонтальную линию длиной 300 мм, которая называется палубной линией. От ее верхней кром-ки вниз откладывают высоту минимального летнего надводного борта и наносят горизонтальную линию длиной 450 мм. Из середины этой линии; как из центра, описывают
окружность диаметром 300 мм. Если грузовую марку наносят по Правилам Регистра, то по бокам круга наносят буквы «Р» и «С» высотой 115 мм и шириной 75 мм. На расстоянии 540 мм от центра круга (диска Плимсоля) в нос проводят вертикальную линию, а перпендикулярно ей —марки (горизонтальные линии длиной 230 мм, так называемую «гребенку»).
Летняя марка — это верхняя кромка линии, проходящей через центр круга, или линии, отмеченной буквой Л (S). Осадка судна в тропиках отмечается маркой Т (Т); для зимнего плавания -маркой 3 (W); для зимнего плавания в Северной Атлантике—маркой ЗСА (WNA). Эта марка наносится только на судах длиной не более 100,5 м. Осадка судна в пресной воде указывается маркой П (F), в пресной воде в тропиках — ТП (TF).