На судне в балласте качка значи­тельно сильнее, особенно опасна для него встречная волна, которая, уда­ряясь в поднятое волной днище носо­вой части корпуса, вызывает сильную вибрацию.

В сильный шторм волны могут повредить или смыть палубные гру­зы, разрушить люковые закрытия, вентиляторы, судовые устройства и системы. Это создает опасность про­никновения воды в трюмы, влечет за собой подмочку груза, а иногда и гибель судна.

Судоводитель должен всегда пом­нить, что ошибки в управлении суд­ном в шторм могут привести даже самое современное судно к аварий­ному состоянию или его гибели. Без­аварийное плавание в шторм зависит от высоких профессиональных зна­ний и опыта экипажа, подготовлен­ности судна, заблаговременного по­лучения прогнозов погоды и умелого управления.

Составная часть повседневной ор­ганизации службы независимо от предстоящего плавания, продолжи­тельности рейса, прогнозируемой по­годы является подготовкой судна к штормовым условиям плавания. Суд­но должно быть приведено в такое состояние, которое обеспечит безо­пасность плавания в любых погодных условиях. Подготовка судна к плава­нию начинается при стоянке в порту. Особое внимание уделяется погрузке. При составлении грузового плана не­обходимо предусмотреть обеспечение остойчивости, местной и общей проч­ности корпуса, мореходных качеств на момент выхода судна из порта, на период рейса и приход в порт на­значения с учетом расходования су­довых запасов в рейсе и качествен­ную доставку груза получателю. Во время погрузки необходимо конт­ролировать остойчивость, при необ­ходимости производить перерасчеты;

тщательно следить за укладкой, на­ливом, штивкой и сепарацией, креп­лением груза. Особый контроль не­обходимо осуществить за погрузкой и креплением тяжеловесных и палуб­ных грузов. Доступ к палубным ме­ханизмам и пробкам воздушных трубок балласта, льял или льяльных колодцев должен быть свобод­ным.

При подготовке судна к рейсу сле­дует руководствоваться Рекоменда­циями по обеспечению безопасности плавания судов в осенне-зимний пе­риод и в штормовых условиях (РОБПС-84).

Штормование. Если плавание суд­на в нужном направлении или в на­правлении ближайшего порта-убе­жища невозможно из-за очень слож­ных штормовых условий, то выпол­няется штормование — особый вид плавания, при котором судно удер­живается на месте или идет курсом и скоростью, наиболее благоприят­ными относительно направления вет­ра и ветровых волн. Практикой уста­новлено, что при штормовании про­тив волны наиболее безопасной яв­ляется минимальная скорость, при которой судно еще слушается руля.

Способ штормования определя­ется судоводителями с учетом кон­структивных особенностей судна, его загрузки, остойчивости и района пла­вания:

на носовых курсовых углах — на­иболее распространенный вид, реко­мендуется для судов, имеющих пол­ные обводы в носовой части (кор­пус конструктивно укреплен и рас­считан на большие волновые нагруз­ки с дифферентом на корму). На курсах носом на волну судно легче управляется, более устойчиво на кур­се. Остойчивость судна сохраняется. Размахи бортовой качки уменьшают­ся. Скорость минимальная;

на кормовых курсовых углах вы­полняется только в том случае, ког­да длина волны значительно отли­чается от длины судна, имеющего нормальную или повышенную остой­чивость; в этом случае возрастает рыскливость, снижается устойчи­вость на курсе;

в дрейфе — штормование с засто­поренными главными двигателями. Опасно для судна при сильном шквальном ветре.

Судно с большой метоцентрической высотой — остойчиво, но будет иметь сильную и резкую бортовую качку, при которой возможны по­вреждения корпуса, сдвиг механиз­мов, нарушения креплений и сме­щение груза.

Судно с большой парусностью мо­жет быть положено на борт. Спо­соб требует большого водного прост­ранства, свободного от навигацион­ных опасностей с подветренной сто­роны.

Штормование лагом к волне. В этом случае судно в наибольшей сте­пени подвержено воздействию волны и ветру. Штормовать данным спо­собом могут суда с повышенной остойчивостью. Качка у таких судов плавная, оно легко восходит на вол­ну, не принимая много воды на палубу.

В штормовых условиях о повороте судна на новый курс экипаж пре­дупреждается заблаговременно. При очень сильном шторме наиболее опасным является положение судна лагом к волне. Чтобы повернуть суд­но на новый курс, устанавливается закономерность изменения размеров ветровых волн и только после про­хождения очередной наиболее разви­той волны выполняется поворот.

Поворот при плавании судна про­тив волны совершают как вправо, так и влево, позволив судну ували­ваться под ветер и уменьшив ход до минимального. Поворот судна начи­нают перекладкой руля на борт (30—35°) и дают полный ход, когда корма окажется на обратном склоне крутой волны. Во время поворота, при подходе высоких волн с кормо­вых углов руль следует отводить к ДП заблаговременно. По окончании поворота изменением скорости хода вывести судно из зоны усиленной качки.

Поворот при плавании судна по волне начинают, когда на обратном склоне последней из серии крупных волн окажется носовая часть судна с таким расчетом, чтобы вторая поло­вина поворота выполнялась в период относительно спокойного волнения. Если у судна перед поворотом период бортовой качки больше периода волн, то первую половину поворота выполняют на малом ходу, а вто­рую— как можно быстрее, не наби­рая большой инерции хода.

В другом случае, когда перед пово­ротом период бортовой качки меньше периода волн, тогда первую полови­ну нужно выполнять на большом ходу, а вторую как можно быстрее, но не набирая большой инерции хода.

5. Контроль и регулирование прочности корпуса судна.

Прочность корпуса определяет способность судна восприни­мать действующие в процессе эксплуатации нагрузки, не разрушаясь. Для оценки прочности судна определяют внешние нагрузки, дейст­вующие на корпус, напряжения в различных наиболее нагруженных его элементах и сопоставляют их с нормативными допускаемыми зна­чениями. Если полученные расчетом напряжения не превышают до­пустимое, то прочность корпуса считается обеспеченной. При этом очень важно, чтобы прочность корпуса была достаточной при мини­мальной массе. Корпусы речных судов рассчитывают в соответствии с Правилами Регистра Судоходства Украины.

На корпус движущегося судна могут действовать постоянные и случайные нагрузки. Постоянные нагрузки, действующие в течение всего периода эксплуатации, — это вес корпуса, надстроек, судовых механизмов и принятого груза, силы поддержания и силы сопротивле­ния воды движению судна. Случайные нагрузки воздействуют на кор­пус в течение какого-либо промежутка времени и возникают при уда­рах волн, посадке судна на мель, столкновении судов.

Для упрощения расчетов действующие нагрузки условно делят на две категории: вызывающие общий изгиб корпуса или местный из­гиб отдельных его элементов.

При плавании на тихой воде изгиб корпуса вызывается неравно­мерностью распределения по длине судна сил тяжести и сил поддер­жания. Для построения эпюры весовой нагрузки qB (рис. 14, а) при­нимают, что силы тяжести, действующие в пределах каждой теорети­ческой шпации, распределены равномерно. Значение этих сил рассчи­тывают для каждой шпации отдельно с учетом всех составляющих. Силы поддержания распределяются по длине судна пропорционально погруженным площадям шпангоутов, что и отражает эпюра этих сил

Полученную ступенчатую нагрузку, равную разности сил тяжести и сил поддержания, называют эпюрой нагрузки судна q (рис. 14, б).

По нагрузке судна вычисляют срезывающие силы FТВ и изгибающие моменты МТВ, действующие на корпус при плавании на тихой воде. Их определяют соответственно как сумму сил или сумму моментов, взятых слева или справа от рассматриваемого сечения. Значение и знак изгибающего момента в каждом сечении корпуса зависят от характера распределения нагрузок по длине судна. Очевидно, что чем больше не­равномерность нагрузки, тем больше и изгибающий момент.

Рис. 14. Эпюры нагрузок, вызывающих общий изгиб корпуса

При выходе судна на волну силы поддержания перераспределяют­ся по длине корпуса благодаря_изменению формы погруженного объе­ма. При этом судно может попасть миделем на вершину (рис. 15, а) или на впадину волны (рис. 15, б). В первом случае в палубе возни­кают дополнительные напряжения растяжения (+Ds), а в днище — сжатия (-Ds), что соответствует перегибу корпуса; во втором, на­оборот, палуба подвергается дополнительному сжатию, а днище — растяжению, что соответствует прогибу корпуса.

Рис. 15. Положение судна при постановке на волну

Наибольшие расчетные изгибающие моменты как для прогиба, так и для перегиба (Мр, кН * м) вычисляют алгебраическим суммирова­нием наибольших значений изгибающих моментов, возникающих на тихой воде, с дополнительным волновым изгибающим моментом М дв:

МР = МТВ + МДВ

Аналогично наибольшие расчетные перерезывающие силы как для прогиба, так и для перегиба определяют алгебраическим суммирова­нием наибольших значений перерезывающих сил, возникающих на тихой воде FTB, с дополнительной волновой перерезывающей силой FДВ:

FР = FТВ + FДВ.  

Способность корпуса выдерживать нагрузки, действующие на отдельные его перекрытия и связи, определяет местную прочность. Среди местных нагрузок выделяют гидростатическое давление при аварийных затоплениях отсеков, сосредоточенные и распределенные силы при приеме и снятии грузов в районе грузоподъемных устройств, реакции кильблоков при постановке в док, сосредоточенные силы при швартовке и буксировке, силы обжатия корпуса льдом при ледовой проводке судна.

Давление воды на поперечное сечение корпуса (рис. 16) определя­ют с учетом движения судна на волнении, т. е. нагрузки на днище qД и на борта qб вычисляют по осадке уровня волновой ватерлинии. Прочность палубных перекрытий должна обеспечивать восприятие поперечной равномерно распределенной нагрузки qн.

Правилами постройки ледоколов и транспортных судов для пла­вания в ледовых условиях предусматривается комплекс конструктив­ных мероприятий по подкреплению корпуса, обеспечивающих безопас­ность плавания во льдах.

Днищевые перекрытия речных судов проверяют также на восприятие реакции платформ и кильбло­ков косяковых тележек при подъе­ме судов на слипы.

Нормальные s   и касательные t  напряжения в связях корпуса:

s = MP/W;            t  = FPS/Jt

где МР — расчетное значение из­гибающего момента, кН * м;

 W — мо­мент сопротивления, м3;

 Fp — расчет­ное значение срезывающей силы, кН;

 S — статический момент площади попе­речного сечения относительно нейтраль­ной оси, м3;

 J — момент инерции площади поперечного сечения относительно нейтральной оси, м4;

 t — толщина ли­ста в рассматриваемом сечении по ли­нии кратчайшего разреза, м.

Рис. 16. Эпюры нагрузок, действую­щих на поперечное сечение судна

Фактические напряжения в конструкциях корпуса вычисляют как алгебраическую сумму напря­жений от общего изгиба и мест­ных нагрузок.

При вычислении напряжений от общего изгиба (рис. 17) в рас­четное сечение корпуса судна для определения момента инерции и мо­мента сопротивления включают все продольные балки набора, а также пояса днищевой и бортовой обшивок и настила палубы. Листы обшив­ки, расположенные между балками набора, при критических нагруз­ках выгибаются и теряют устойчивость. Поэтому усилия общего из­гиба будут воспринимать только пояски обшивки, непосредственно примыкающие к продольным балкам набора. Ширину поясов принимают равной 50t (где t — толщина обшивки корпуса).

Рис. 17. Определение напряжений в связях корпуса судна:

/ — продольные балки набора; 2 — пояса обшивки корпуса, включенные в расчет при определении напряжений от общего изгиба

По полученным значениям моментов сопротивления рассчитывают нормальные напряжения для всех сечений, которые по высоте корпу­са распределяются по линейному закону. В крайних волокнах па­лубы и днища напряжение достигает максимального значения. В данном случае сечение палубы испытывает напряжение сжатия , а сечение днища — напряжение растяжения + . Положение нейтраль­ной оси, где нормальные напряжения в сечениях корпуса равны нулю, определяется ординатой zH0.

Существенное значение для обеспечения эксплуатационной проч­ности корпуса имеет как порядок размещения груза в трюме или на палубе (равномерность укладки), так и очередность загрузки трюмов. Нарушение технологии загрузки может вызвать дополнительный из­гибающий момент и привести к перелому корпуса судна. Ре­гистром Украины утверждается инструкция по погрузке, выгрузке и балластировке для судов каждого типа. Отклонение от инструкции может привести к нарушению прочности, поэтому выполнение ее должно строго соблюдаться командным составом судна.

Правилами Регистра установлено два способа расчета прочности:

по допускаемым напряжениям и разрушающим (предельным) нагруз­кам. В первом случае за расчетные напряжения в проверяемой свя­зи корпуса принимают наибольшие нормальные и касательные на­пряжения, которые не должны быть больше допускаемых. Так, сум­марные напряжения от общего изгиба и местной нагрузки в продоль­ных балках набора могут составлять 0,75 т для сечений посередине пролета и 0,85т для опорных сечений (где т — напряжение в свя­зях корпуса, соответствующее пределу текучести).

В поперечных связях корпуса, воспринимающих лишь усилия от местных нагрузок, напряжения могут достигать 0,75т, а в отдельных элементах водонепроницаемых переборок — предела текучести.

При проверке прочности по касательным напряжениям нормы до­пускаемых напряжений принимают равными половине значения до­пускаемых нормальных напряжений. При этом касательные напряже­ния от общего изгиба не должны превышать 0,3т. При проверке проч­ности конструкций корпуса по разрушающим нагрузкам устанавли­вают, во сколько раз действующие усилия должны быть меньше пре­дельных, приводящих конструкцию к разрушению.

Для предупреждения потери общей и мест­ной прочности, вызванной неправильным (не­благоприятным) размещением грузов, необхо­дим их контроль в каждом рейсе.

Общая прочность корпуса в судовых ус­ловиях может быть проверена расчетным ме­тодом, с помощью диаграмм контроля прочно­сти, а также с помощью моделирующих (ана­логовых) и цифровых приборов.

Расчетные методы в последнее время ока­зываются неприемлемыми в судовых условиях, так как более точные из них громоздки и не­удобны, а более упрощенные не учитывают влияние распределения груза.

Удачным и перспективным оказался ком­бинированный метод, сочетающий в себе бере­говой этап — расчет прочности на ЭЦВМ, с по­строением рабочих диаграмм контроля прочно­сти и судовой этап — элементарные расчеты вручную или с помощью мини-ЭВМ.

До 1979 г. на суда выдавалась Инструк­ция по загрузке судна с рабочими диаграмма­ми для контроля общей прочности. С 1979 г. эта Инструкция включена в виде раздела в новую типовую форму Информации об остой­чивости и прочности грузового судна. С по­мощью такой Информации проверка прочности производится по изгибающим моментам и пе­ререзывающим силам в тех сечениях корпуса, где могут возникнуть наибольшие напряжения.

Порядок проверки прочности по изгибаю­щему моменту состоит в следующем: в стан­дартную таблицу Информации записываются массы (численно равные весу) Рi грузов, за­пасов и балласта, расстоянии хн i от центров этих масс до плоскости данного сечения. Затем вычисляется сумма моментов Мх - SРiхнi. На диаграмме контроля прочности (рис. 18) по горизонтали, соответствующей дифференту судна, в метрах, откладывается дедвейт DW = SPi и через полученную точку а прово­дится вертикаль, на которой откладывается сумма моментов Мх = SРiхнi, млн. тс*м. Так получается точка А, характеризующая состоя­ние прочности судна.

Прочность судна по изгибающему моменту в данном сечении считается достаточной, если точка А находится в безопасной зоне, т. е. ле­жит между линиями «Опасно — перегиб в рейсе» и «Опасно — прогиб в рейсе». Если точка А лежит за пределами линий «Опасно — перегиб на рейде» и «Опасно — прогиб на рейде», то прочность достаточна только для плавания в условиях рейда.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6