Вертикальное и горизонтальное перемещение груза.

Перемещение груза по вертикали: Предположим, что груз P перемещен вверх по вертикали из трюма на палубу. Водоизмещение судна D при этом не изменяется, но центр тяжести судна переместится по вертикали в сторону перемещения груза из точки G в точку G₁. Применительно к рассматриваемому случаю вертикального перемещения груза приведенная выше теорема позволяет записать:

GG₁=P/D откуда GG₁ = (P*L_Z)/D,

где L_Z - расстояние на которое переместиться ЦТ груза Р в вертикальном направлении.

Для определения нового положения ЦТ судна, т. е. аппликаты ZG₁ точки G₁ воспользуемся выражением: GG_i = (P*L_Z)/D и подставим вместо отрезка GG₁ разность ординат ZG₁ = Z_G + (P*L_Z)/D Если вместо одного груза по вертикали перемещается несколько грузов весом Р_i, Р₂... P_n, то ЦТ судна переместится на величину GG₁, а аппликата нового ЦТ судна определится из уравнения:

ZG₁ = ZG+(P₁*L_Z)/D +(P₂*L_Z)/D..........................................

где L_Z - расстояния, на которые перемещены грузы Р_i+ Р₂+... +P_n в вертикальном направлении (с соответствующими знаками перед плечами L_Z).

Перемещение груза по горизонтали поперек судна: Допустим, что груз P перемещается по горизонтали поперек судна из точки А в точку В на расстояние L_Y. Перемещение производится параллельно начальной ватерлинии ВЛ, т. е. параллельно оси Оу. Такой перенос груза можно представить, как снятие груза в точке В. Если приложить к судну в этих точках две равные, но противоположно направленные вертикальные силы, то образуется пара сил на плече L_Y, момент которой вызовет крен судна, следовательно, горизонтальное перемещение груза поперек судна вызовет поперечное наклонение - крен, и ватерлиния займет новое положение В₁Л₁, т, е. изменится посадка судна.

При перемещении груза поперек судна в горизонтальном положении его центр тяжести, расположенный в точке G, переместится в том же, направлении. Расстояние, на которое переместится груз, определяется выражением:

GG₁ =(P* L_Y)/D

где, L_Y - расстояние, на которое переместится центр тяжести груза в горизонтальном направлении поперек судна.

В случае переноса нескольких грузов P_i, P₂... P_n расстояние, на которое переместится центр тяжести судна, может быть найдено с помощью формулы: CG_i = ZG + (P_i* L_Y)/D +(P₂* L_Y)/D

где L_Y - расстояния, на которые перемещены грузы P_i + P₂ +... + P_n в вертикальном направлении (с соответствующими знаками перед плечами L_Y).

Перемещение груза по горизонтали вдоль судна: Пусть груз P перемещен по горизонтали вдоль судна из точки А в точку В на расстояние Ц_с. Такой перенос груза можно представить как снятие груза в точке А и прием такого же груза в точке В, прикладывая к судну в точках А и В две равные, но противоположно направленные вертикальные силы, видим, что продольный перенос груза приводит к образованию пары сил на плече L_X. Момент этой пары сил вызывает дифферент судна, вследствие чего первоначальная ватерлиния ВЛ занимает новое положение В₁Л₁. При перемещении груза центр тяжести судна переместится из точки G в точку G₁ по горизонтали параллельно направлению перемещения груза P. Исходя из вышеописанного, определим величину этого перемещения.

GG₁ =(P*L_X)/D где, L_X - расстояние, на которое перемещен груз в горизонтальном направлении вдоль судна.

Абсциссу центра тяжести судна в его новом положении можно найти, если вместо отрезка GG₁ подставить разность абсцисс XG₁ - XG, т.е.: XG₁ =XG +(P* L_X)/D. Если на судне перемещается несколько грузов и на разное расстояние, то перемещение центра тяжести из точки G в точку G₁ определяют по формуле:

ZG_i =XG+(P_i* L_X1)/d +(P₂*L_X2)/D...........................................

где, L_X1+ L_X2+... + L_Xn - расстояния, на которые были перенесены грузы P_i + P₂ +... + P_n в горизонтальном направлении вдоль судна (с соответствующими знаками перед плечами L_X)

Влияние на остойчивость судна. Перемещение груза по вертикали: Допустим, что на судне, сидящем на ровном киле, перемещен по вертикали груз P на расстояние L_Z, поскольку водоизмещение судна от перемещения груза не меняется, первое условие равновесия судна будет соблюдено, однако центр тяжести судна переместится в точку G₁, находящуюся на одной вертикали с прежним положением центра тяжести судна G. Сама вертикаль пройдет, как и прежде, через центр величины С. Тем самым будет соблюдено второе условие равновесия. Следовательно, при вертикальном перемещении грузе судно не изменит своего положения равновесия.

Рассмотрим изменение начальной поперечной остойчивости. Ввиду того, что форма погруженного в воду корпуса судна и форма площади ватерлинии не изменились, положение центра величины и поперечного метацентра (в точке Т) при перемещении груза по вертикали остается неизменным. Перемещается только центр тяжести судна из точки G в точку G₁. Отрезок GG₁ может быть найден с помощью выражения: GG1 = (P*L_Z)/D + h_i

до перемещения груза поперечная метацентрическая высота была h, то после его перемещения она изменится на величину GG₁.

Следовательно, новое значение поперечной метацентрической высоты будет: h_i = h - (P*L_Z)/D

Грузовая шкала и грузовой размер.

Пользуясь вычисленными значениями объемов, можно построить кривую изменения объемного водоизмещения в зависимости от осадки судна. Для этого на вертикальной оси откладывают положения теоретических ватерлиний и проводят их следы, на каждом из которых откладывают в масштабе соответствующее объемное водоизмещение.

Соединив конечные точки плавной кривой, получают кривую объемного водоизмещения. Рассчитанные по теоретическому чертежу величины объемов являются теоретическими, поэтому не являются практически точными, т. к. они не учитывают объемов выступающих частей. Следовательно, для повышения точности расчетов к вычисленному теоретическому объему по каждую ватерлинию нужно добавить объем всех выступающих частей.

Еще большее практическое значение, чем кривая объемного водоизмещения, имеет кривая весового водоизмещения. Эта кривая получается из кривой объемного водоизмещения путем умножения абсциссы этой кривой на множитель Y (вес единицы объема воды) или путем непосредственной перестройки масштаба для горизонтальной оси. D = V_Y

где, D - весовое водоизмещение;

V - Объем погруженной в воду части корпуса судна, м^э

Y - вес единицы объема воды, т/м³.

Для пресной забортной воды кривая объемного водоизмещения является одновременно и кривой

весового водоизмещения.

Большое применение при эксплуатации судна находит кривая грузового размера (или грузовой размер) которая представляет собой ту же кривую весового водоизмещения, но с отброшенной нижней частью, лежащей ниже ватерлинии, соответствующей осадке порожнего судна, т.е. водоизмещению порожнем.

Пользоваться кривой объемного водоизмещения (или грузовым размером) необходимо следующим образом. Пусть начальное водоизмещение судна равно V, а соответствующая ему осадка - Т. Принятому грузу Р отвечает приращение объемного водоизмещения А_V = P/Y. Отложив значение А_V, от полученной точке проводим вертикаль. Точку А пересечения этой вертикали с кривой объемного водоизмещения сносим по горизонтали на ось ординат, где по шкале Т находим новую осадку, а следовательно, и приращение осадки ∆Т.

В случае снятия груза изменение водоизмещения откладывают по оси абсцисс не вправо, а влево от точки, отвечающей первоначальному водоизмещению V. Таким образом, кривая объемного водоизмещения и грузовой размер дают возможность определить водоизмещение судна при данной его осадке или, наоборот, осадку судна при данном водоизмещении без выполнения расчетов.

Часто для этой же цели пользуются грузовой шкалой, которая состоит из шкалы водоизмещения, шкалы дедвейта, шкалы числа тонн на 1 см осадки и шкалы момента, дифферентуюшего на 1 см. Левая часть показывает изменение характеристик плавучести при изменении осадки судна в пресной воде, а правая - при изменении осадки в морской воде.

Грузовая шкала входит в состав основной документации, которой снабжается судно, введённое в эксплуатацию после постройки.

Информация об остойчивости.

Расчет остойчивости выполняют при составлении грузового плана, а затем корректируют по фактической загрузке перед выходам судна в рейс. Исполнительный грузовой план и рассчитанные по нему параметры посадки, остойчивости, а для крупнотоннажных судов и прочности корпуса заносят на информационную доску, находящуюся в рулевой рубке судна, а затем корректируют в течение рейса по мере расходования запасов и изменения загрузки.

Проверка выполнения требований к остойчивости непосредственно по Правилам Регистра СССР зани­мает много времени и мало пригодна в судовых условиях. На судах остойчивость обычно проверяют с помо­щью материалов Информации об остойчивости, представляющей собой сборник типовых случаев загрузки судна, для которых выполнены все необходимые расчеты посадки и остойчивости, расчетных материалов по остойчивости, рекомендаций по ее обеспечению, документов для самостоятельного и оперативного выполнения расчетов и методических указаний по их использованию. Количество типовых случаев загрузки может изменяться в широких пределах: от четырех у танкеров до нескольких десятков у универсальных сухогрузных, но в их число обязательно входят варианты, загрузки, регламентируемые Правилами Регистра СССР (в грузу и в балласте с 10 и со 100 % судовых запасов и др.).

К материалам для самостоятельных расчетов относятся; диаграмма допустимых моментов M, универсальная диаграмма статической остойчивости или пантокарены, таблица данных по судовым цистернам, диаграмма осадок носом и кормой. Дополнительно в Информацию об остойчивости могут включаться различные вспомогательные материалы: графики зависимости площади парусности и возвышения центра парусности над ватерлинией от осадки, график зависимости метацентрической высоты от периода качки и др.