Определение начальной остойчивости

Лекция 46

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТАЦЕНТРИЧЕСКОЙ ВЫСОТЫСУДНА ПО ПЕРИОДУ БОРТОВОЙ КАЧКИ.

Теоретические основы опыта

Опыт раскачивания, объясняемый ниже, предназначен для про­верки начальной остойчивости судна в эксплуатации. Об остойчивости в целом судят на основании данных и расчетов, выдаваемых па судно.

Этот метод проверки остойчивости основан на связи между периодом бортовых колебаний Т₀ и начальной метацентрической высотой h, которая выражается формулой

Определение периода качки при использовании данного метода

Опыт необходимо производить на тихой воде, так, чтобы ничто не мешало судну свободно раскачиваться (т. е. при отпущенных бортовых швартовах, без касания с пирсом; продольный швартов­ный конец, если он есть, должен быть направлен вдоль судна).

Судно можно раскачать периодическим подъемом и опуска­нием груза; если оно малотоннажное — периодическим натяжением конца, закрепленного за мачту или перебежками людей от одного борта к другому.

Период свободных качаний судна должен быть измерен се­кундомером по крайней мере для 5 или более полных колебаний.

Рекомендуется измерять его от момента, когда кончилось колеба­ние с левого борта на правый или наоборот.

Среднее значение периода качки можно получить путем деле­ния общего времени всех колебаний на число колебаний.

Выбор инерционного коэффициента С

Определение начальной остойчивости

Начальная метацентрическая высота может быть вычислена по указанной выше формуле (78) при извест­ных ширине судна, периоде качки Т₀ и коэффициен­те С.

Однако ее еще легче определить графически по при­лагаемой на рис. 75 номограмме, как описано ниже.

Значения В и С откладывают на соответствующих шкалах и соединяют прямой линией (1), которая пере­секает вертикаль «mm» в точке М.

Вторая прямая (2), соединяющая точку М и точку на шкале периодов, соответствующую измеренному пе­риоду качки Т₀, пересекает шкалу в точке, дающей иско­мое значение h.

После того, как стала известна метацентрическая высота h, можно найти и возвышение центра тяжести по формуле:

z_g = r + z_c — h,

где r — метацентрический радиус;

z_c — высота центра величины над килем.

Эти две величины находят по кривым плавучести и начальной остойчивости в зависимости от осадки.

Для оценки остойчивости остается лишь сравнить полученное значение h или z_g с критическими значе­ниями, приведенными в информации об остойчивости,

как это указано в § 39.

Описанный способ контроля за остойчивостью судов по периоду качки может быть использован в условиях тихой воды, когда судно сначала искусственно раскачи­вается, а затем совершает свои собственные (свобод­ные) колебания без каких-либо внешних сил. Основное преимущество этого метода перед расчетным состоит в том, что здесь не требуется точного постатейного уче­та веса всех отдельных грузов и их положения на суд­не. Сам процесс раскачивания судна и измерения пе­риода занимает не больше 10—15 минут. Поэтому та­кой способ можно рекомендовать для всех малых и средних судов, особенно промысловых, при выходе из порта или заходе в порт, при стоянках на спокойном рейде и т. д.

Однако подобный же метод может быть полезен и в море при бортовой качке судна на ветровом волне­нии, хотя точность определения метацентрической вы­соты в морских условиях снижается.

Отдельные качания судна на ветровом волнении (не на правильной зыби!) характеризуются различными периодами, каждый из которых может быть как мень­ше, так и больше собственного периода бортовой качки на тихой воде.

Однако из теории качки и практики мореплавания известно, что средний период крупных колебаний бор­товой качки на обычном ветровом волнении близок к собственному.

Поэтому для приближенных оценок метацентриче­ской высоты (а следовательно — и возвышения центра тяжести г^) можно рекомендовать следующий способ.

Судно должно лежать в дрейфе или идти с неболь­шой скоростью, держа заданный курс. Более точные результаты получаются, если волны набегают перпен­дикулярно диаметральной плоскости; однако на силь­ном волнении, когда положение судна лагом к волне и ветру нежелательно, а бортовая качка достаточно сильна и при косых курсах, можно держать и другие курсы, избегая по возможности направления строго про­тив волны или по волне.

Штурман с секундомером в течение 5—10 минут на­блюдает за бортовой качкой, которая на ветровом вол­нении происходит как чередование «серий» малых и более крупных размахов. Дождавшись начала очеред­ной серии крупных размахов, штурман включает се­кундомер в тот момент, когда судно закончило размах на какой-либо борт, «замерло» на мгновение и вот-вот начнет крениться в другую сторону. От этого момента отсчитывается число полных колебаний суд­на. Почувствовав, что размахи качки начинают за­метно уменьшаться, штурман выключает секундо­мер после того, как судно закончит очередной размах на тот борт, с которого начался отсчет времени.

Показание секундомера дает время t всех учтен­ных крупных колебаний. Поделив его на число,совершенных колебаний п, мы и получим средний период крупных колебаний.

Рекомендуется повторить такой замер 2—3 раза, чтобы убедиться в устойчивости получаемых средних периодов. Если различие в средних периодах по отдель­ным замерам невелико (3—4%), опыт можно считать достаточно надежным и приближенно принять получен­ный средний период равным периоду собственных коле­баний судна То.

Дальнейший расчет метацентрической высоты ничем не отличается от расчета по периоду, измеренному на тихой воде.

Не рекомендуется применять этот способ при очень слабой качке, средний размах которой с борта на борт не превышает 8—10° (амплитуда качки меньше 4—5°), так как при этом трудно выделить серию последова­тельных более крупных колебаний.

Источником ошибок при таком способе определения метацентрической высоты является приближенное зна­чение периода собственных колебаний. Однако повсе­дневный или даже повахтенный контроль за остойчи­востью таким простым способом, несомненно, убере­жет штурмана от непоправимых последствий непра­вильной загрузки судна. Во всяком случае отклонение измеренного таким образом периода от обычного для судна на 15—20% в большую сторону является прямым сигналом значительного снижения остойчивости.