Влияние жидких грузов на остойчивость

Если жидкий груз доверху заполняет цистерну и не имеет возможности переливаться с борта на борт, его центр тяжести при крене остается на месте. Другое де­ло, когда жидкость имеет свободную поверхность, т. е. может переливаться. Теперь при крене судна, допустим, на правый борт (рис. 20), жидкость также будет пере­ливаться и скапливаться на этом борту, центр тяжести жидкости А сместится в ту же сторону и займет поло­жение А₁. Это приведет к возникновению кренящего момента, равного произведе­нию веса жидкости Р па плечо перемещения ЛА₁.

 

Вес жидкости P=f._жv (7ж ^и v — удельный вес и объем жид­кости в цистерне), следовательно, кренящий момент

Если кривую, по которой перемещается центр тяже­сти в цистерне, заменить дугой окружности, а отрезок ОА считать ее радиусом, то для его определения можно использовать формулу, аналогичную формуле для вы­числения поперечного метацентрического радиуса пон­тона, рассмотренную в § 7:

где / и b — длина и ширина цистерны.

Для цистерн, имеющих в плане вид прямоугольни­ка, эта формула точна. Если вид цистерны в плане отличен от прямоугольника, то она будет давать неко­торую погрешность.

Образующийся кренящий момент М противополо­жен восстанавливающему, поэтому результирующий мо­мент можно определить из следующей разности:

Подставляя сюда значение ОА, окончательно полу­чим:

Выражение, стоящее в скобках этой формулы, мож­но рассматривать как новую метацентрическую высоту с. учетом влияния жидкого груза:

где поправка на влияние жидкого груза

Формула (29) показывает, что наличие на судне жидких грузов, частично заполняющих цистерны, всегда ведет к ухудшению остойчивости. Из этой формулы вид­но также, что падение начальной остойчивости не зави­сит от количества жидкости в цистерне (сюда не вхо­дит ни объем, ни вес жидкости), а целиком определяет­ся размерами свободной поверхности / и Ъ и удельным весом жидкости. Причем, опасное влияние на остойчи­вость жидкости в цистерне проявляется тем сильнее, чем шире цистерна, так как ширина входит в фор­мулу (29) в третьей сте­пени.

Чтобы уменьшить вли­яние свободной поверхно­сти на остойчивость судна, широкие цистерны обычно разделяют продольными переборками (рис. 21). В этом случае изменение поперечной метацентрической высоты оп­ределяют по

формуле:

 

где п — число продольных переборок.

Влияние жидких грузов на продольную остойчивость сравнительно невелико. Однако в случае необходимости уменьшение продольной метацентрической высоты мож­но определить по формуле:

где все величины имеют те же значения, что и в фор­муле (29).

Пример 1. На судне водоизмещением D=400 т от борта до борта расположен диптанк, частично за­полненный топливом с уж =0,85 t/м³. Ширина диптанка b =7,3 м и длина 1=2 м. Определить поперечную метацентрическую высоту, если первоначальное ее значение было h = 0,65 м.

1. Изменение поперечной метацентрической высоты

2. Новая метацентрическая высота

3. Если диптанк разделить одной продольной пере­боркой, то

4. Если поставить две продольные переборки, то

Этот пример показывает, насколько выгодно с точки зрения остойчивости делить широкие отсеки продоль­ными переборками. В рассматриваемом случае после установки двух продольных переборок влияние свобод­ной поверхности на остойчивость уменьшилось практи­чески до нуля.

Пример 2. На судне имеются два отсека, частично заполненные жидкостью. В первом находится пресная вода (vi = l т 1м³), во втором топливо (у2 = 0,85 т/м³}. Длина первого отсека /i = 5 м и ширина й_; = 6 м, разме­ры второго: /₂ХЙ2 = ЗхЗ м. Определить поперечную ме-тацентрическую высоту, если ее начальное значение со­ставляет /1 = 0,56 м, а водоизмещение судна D = 1000 r.

1. Изменение поперечной метацентрической высоты

2. Новая метацентрическая высота