Остойчивость судна при посадке на мель

Посадки на мель являются одним из наиболее распространенных видов аварий, и их количество составляет около 30 % от количества всех аварий, сопровождающихся гибелью судна. Возможна и пред­намеренная посадка судна на грунт для предотвращения еще большей опасности (выброса на рифы, потопления, пожара и т. п.). При этом целесообразно заранее заполнить балластные цистерны и выбросить судно на отлогий берег носом вперед на малом ходу.

При посадке на грунт необходимо помнить о большом влиянии на судно приливно-отливных явлений, когда при отливе возможно опро­кидывание судна или его перелом. Для преодоления вредных послед­ствий посадки судна на грунт и для оценки возможности самостоятель­ного схода с мели судоводителю необходимо уметь проводить расче­ты, связанные со снятием судна с мели. К ним относится определение реакции грунта и координат места касания, а также количества груза, которое необходимо переместить или снять с судна для его всплытия. Особенно сложным бывает определение количества воды, влившейся в судно в результате получения пробоины.

Рассмотрим вначале случай посадки судна на мель без получения пробоины. При касании грунта относительно небольшой поверхностью реакцию можно считать приложенной в одной точке (рис. 2.20). Для определения величины вертикальной реакции грунта R нужно знать вышедший из воды объем, который пропорционален изменению сред­ней осадки судна после посадки на мель δd. Согласно закону Архи­меда

R = γδdS, (2.61)

где S - площадь ватерлинии при осадке d + δd/2.

Координаты точки касания с грунтом - точки Μ - можно найти из метацентрических формул остойчивости:

X_M = PHψ_M/R

Y_M = (P-R)(h+δh)θ_M/R; z_M=0 (2.62)

где ψ_M и θ_M - изменение угла дифферента и крена судна при посадке на мель.

Действие реакции грунта равносильно снятию груза весом R вточ­ке М. Согласно формуле (2.44) это приводит к изменению метацентрической высоты на величину δh = [-R/(P -R)](d + δd/2- h). Для умень­шения опорной реакции R (для облегчения последующего стаскива­ния) можно воспользоваться приливом или осуществить перемещение груза, вплоть до разгрузки судна. Переносить и снимать груз надо с оконечности, сидящей на мели, на противоположную оконечность. Дифферентовка судна при этом происходит вокруг точки Μ касания судна с грунтом.

Рассмотрим, как изменится посадка сидящего на мели судна и ве­личина опорной реакции при приеме груза т в точку с абсциссой х. В этом случае уравнение моментов относительно точки M с учетом малости углов наклонения будет иметь вид

m(x-x_M) = [ΔH + ρS(x_f -x_M)²]δψ (2.63)

Рис. 2.20. Посадка судна на мель

 

откуда

δψ = т(х –x_M)/[ΔH+ρS(x_F-x_M)²] (2.64)

где δψ - изменение угла дифферента сидящего на мели судна при приеме груза m; x_f - абсцисса ЦТ площади ватерлинии сидящего на мели судна. Второе слагаемое в правой части уравнения (2.63) учиты­вает, что поворот происходит не вокруг точки с абсциссой x_f, а вокруг точки с абсциссой χ_μ·

Изменение опорной реакции от приема груза δ R определится с учетом вошедшего в воду дополнительного объема δV= s(x_m –x_F) δψ:

(2.65)

Формулами (2.63) - (2.65) можно пользоваться как при снятии груза (при этом m < 0), так и при перемещении груза, поскольку пере­мещение эквивалентно снятию груза в первоначальном его поло­жении и установке в конечном.

Формула (2.65) позволяет оценить возможность самостоятельного всплытия судна с мели, при этом необходимо, чтобы R + δR = 0.

Особую опасность для сидящего на мели судна представляет отлив. При обсушке корпуса судно может потерять остойчивость, завалиться на бок или даже переломиться. Если уровень моря изме­нится на величину δd_M (при приливе δd_M > 0, а при отливе δd_M < 0), то осадка судна в районе точки Μ также изменится на эту величину. Кроме того, изменится и посадка судна. Реакция грунта уменьшится пропорционально вошедшему в воду объему судна, который равен произведению площади ватерлинии на приращение осадки в районе точки F - ЦТ площади ватерлинии:

ΔR_M = - γS[δd_M-(x_F-x_M)δψ_M. (2.66)

Здесь δψ_M - изменение угла дифферента судна при подъеме уровня воды:

δψ_M ≈ γSd_M(x_F-x_M)/(gΔH). (2.67)

Изменение коэффициента поперечной остойчивости при подъеме уровня воды можно определить по формуле

δk₀ = δ R_M(d +x_Mψ_M). (2.68)

При получении пробоины опорная реакция грунта увеличится на вес влившейся воды. Количество влившейся воды определяется методами, рассмотренными в гл. 3.