Определение начальной остойчивости опытным путем

Как было показано ранее, одна из формул начальной поперечной метацентрической высоты имеет вид

h = z_m - z_g. (2.20)

Входящая в эту формулу аппликата метацентра z_m может быть опреде­лена с достаточной точностью в зависимости от осадки судна по соответствующей кривой, имеющейся на судне на чертеже кривых элементов теоретического чертежа. Что касается аппликаты z_g ЦТ суд­на, то достаточно точное определение ее при некотором заданном состоянии нагрузки судна весьма затруднительно. Кроме того, в процессе постройки судна неизбежны нарушения „весовой дисципли­ны". Поэтому для определения фактической остойчивости судна, а следовательно, и аппликаты его ЦТ производят специальный опыт кренования. Определение начальной метацентрической высоты осно­вано на использовании метацентрической формулы поперечной остой­чивости, представленной в следующей форме:

h = M₀/(P₀θ₀) (2.21)

где М₀- момент, создаваемый перемещением какого-либо груза в по­перечном направлении; Р₀ - вес судна в момент опыта; Θ₀ - малый угол крена, вызванного перемещением груза.

При креновании крен-балласт (чугунные чушки, стальные болван­ки или мешки с песком) взвешивают и укладывают на верхней палубе у бортов на четыре или на шесть приблизительно равных по массе групп симметрично относительно ЦТ площади ватерлинии (рис. 2.7). При переносе в дальнейшем какой-либо группы крен-балласта с борта на борт кренящий момент, входящий в формулу (2.21), находят как произведение веса т балласта в данной группе на плечо переноса l. При упрощенном креновании в эксплуатационных условиях кренящий момент создают обычно подъемом груза на стреле. На многих совре­менных судах предусмотрено специальное устройство для проведения опыта кренования, включающее бортовые цистерны и систему перекач­ки воды с борта на борт для создания кренящего момента (в этом случае при расчете метацентрическои высоты учитывается поправка на влияние свободных поверхностей жидкости в креновых цистернах).

Рис. 2.7. Схема расположения крен-балласта на судне

Углы крена определяют с помощью весков, жидкостных креномет­ров (сообщающихся сосудов, пузырьковых уровней) или специальных приборов - инклинографов. ·

При использовании весков (рис. 2.8) рекомендуется подвесить на судне три веска (но не менее двух). Места их подвешивания выбирают так, чтобы длина нити составляла не менее 4 м для больших и не менее 1,5 м для малых судов. Груз каждого веска с укрепленной на нем кры­латкой погружают в бак со смазочным маслом, чтобы колебания веска быстрее затухали. Для отсчета наклонений нити у каждого веска пер­пендикулярно ДП устанавливают деревянную рейку (по возможности ближе к нити веска, но так, чтобы она не задевала нити). На рейку на­клеивают миллиметровую бумагу для отсчета по ней отклонений вес­ка. Приращение угла крена судна, соответствующее перемещению одной из групп крен-балласта, определяют по формуле

(2.22)

где k - отклонение нити веска на уровне верхней кромки рейки; λ - длина веска от точки подвеса до рейки.

Приращение угла крена можно измерять также с помощью сооб­щающихся сосудов-двух стеклянных трубок диаметром 15-20 мм и длиной 1,0-1,2 м, снабженных шкалами и соединенных резиновой трубкой. Стеклянные трубки укрепляют вертикально по бортам судна строго в плоскости одного и того же шпангоута и на одинаковой высоте от палубы (обычно в ходовой рубке). В трубки наливают под­крашенный спирт примерно до половины их высоты.

Рис. 2.8. Весок и рейка

1 — точка подвеса; 2 — нить веска; 3 — рейка; 4 — бак с водой или маслом; 5 — груз с кры­латкой

 

Инклинограф представляет собой короткопериодный маятник, снабженный пишущим приспособлением для записи углов крена на бумажной ленте, закрепленной на барабане, который вращается часо­вым механизмом (рис. 2.9). При проведении опыта необходимо иметь не менее двух инклинографов для контроля показаний.

Рис. 2.9. Инклинограф системы Амаева

Объемное водоизмещение судна в момент кренования опреде­ляют по масштабу Бонжана или по грузовому размеру (при отсут­ствии существенного дифферента или прогиба судна). При этом осадки носом, кормой и на миделе измеряют по маркам углубления со шлюп­ки или с плотика. По вычисленному объемному водоизмещению определяют силу веса судна

P₀ = k_в.ч γV (2.23)

где k _{в ч} - коэффициент, учитывающий выступающие части; у - удель­ный вес забортной воды, определяемый ареометром; V- объемное водоизмещение без выступающих частей.

В целях повышения точности результатов опыт кренования повто­ряют несколько раз, после чего начальную метацентрическую высоту рассчитывают по способу наименьших квадратов с учетом вероятной относительной ошибки опыта.