Основною характеристикою остійності судна є діаграма статичної остійності.

На діаграмі статичної остійності по осі абсцис відкладають кути крену, по осі ординат – плечі поновлюючих моментів. Типова діаграма статичної остійності показана на рисунку 2.4.

Рисунок 2.4 – Типова діаграма статичної остійності

 

Вимоги Міжнародної морської організації (ІМО)* до діаграми статичної остійності:

- площа під позитивною частиною діаграми статичної остійності повинна бути не менше, ніж 0,055 м×радіан до кута крену 30º;

- площа під позитивною частиною діаграми статичної остійності повинна бути не менше, ніж 0,09 м×радіан до кута крену 40º;

- площа під позитивною частиною діаграми статичної остійності між кутами крену 40º і 30º повинна бути не менше, ніж 0,03 м×радіан;

- максимальне плече діаграми статичної остійності l_max повинно бути не менш ніж 0,25 м для суден довжиною L ≤80 м і 0,20 м для суден довжиною L ≥105 м;

- максимальне значення плеча діаграми статичної остійності повинно бути при куті крену Θ_м ≥30º:

- границя позитивної статичної остійності (захід діаграми) Θ_v ≥ 60º.

 

Побудова діаграми статичної остійності – це розрахунок плечей поновлюючих моментів.

Плече поновлюючого моменту

l = l_ф – z_g Sinθ – Δ l,

де l_ф – плече остійності форми;

z_g – апліката центра маси судна;

θ – кут нахилу судна;

Δ l – поправка на вплив вільних поверхонь рідких вантажів.

 

Плече остійності форми l_ф – це відстань від осі ОХ до вертикальної площини, яка проходить через центр сил підтримки (центр величини С) судна при нахиленому судні.

Значення плечей остійності форми l_ф залежать тільки від водотоннажності Δ, диференту tі кута крену θ судна і знаходяться по таблицях, які є в «Інформації про остійність» кожного судна.

В «Інформації про остійність» суден, які побудовані 20 і більше років тому назад, замість таблиць можна знайти криві плечей остійності, які називають пантокаренами.

Поправку на вплив вільних поверхонь рідких вантажівчастіше всьоговизначають по формулі

Δ l = Δ h Sinθ,

де Δ h – поправка до метацентричної висоти на вплив вільних поверхонь рідких вантажів.

Плечі поновлюючих моментів зручніше всього обраховувати в формі таблиці.

Площа діаграми статичної остійності s – це робота поновлюючих моментів при нахилі судна. Обчислення площі діаграми статичної остійності s необхідне, щоб визначити, чи задовольняються перші три вимоги до остійності ІМО.

В «Інформації про остійність» суден, які побудовані 20 і більше років тому назад, може бути універсальна діаграма статичної остійності, де плечі безпосередньо (без обчислень) знімаються з діаграми в залежності від метацентричної висоти та водотоннажності судна.

 

Приклад 2.6.

Розрахувати плечі і площі діаграми статичної остійності суховантажного судна “TIMBER NAVIGATOR” з однорідним вантажем щільністю 0,685 т/м³ і 100% запасів.

В прикладі 2.2 водотонажність судна Δ = 11123 т, zg = 6,51 м, вільні поверхні ΣγІх = 842 тм.

Поправка до метацентричної висоти на вільні поверхні рідких вантажів

Δ h = = м.

Плечі остійності форми lф для Δ = 11123 т взято з таблиці А.5.

Розрахунок плечей і площ діаграми статичної остійності виконано в табиці 2.4.

Таблиця 2.4 – Розрахунок плечей і площ діаграми статичної остійності

Кут крену θ º
lф, м		1,219	2,430	3,578	4,642	5,465	5,976
Sin θ		0,174	0,342	0,500	0,643	0,766	0,866
zg Sin θ, м		1,133	2,226	3,255	4,186	4,987	5,638
lсo=lф – zg Sin θ		0,086	0,204	0,323	0,456	0,478	0,338
Δl =Δh Sin θ		0,013	0,026	0,038	0,049	0,058	0,066
l =lco – Δl, м		0,073	0,178	0,285	0,407	0,420	0,272
ΣΣlс		0,073	0,324	0,787	1,479	2,306	2,998
s = 0,0873×Σlс, м×радіан		0,006	0,028	0,069	0,129	0,201	0,262

Діаграма статичної остійності побудована на рисунку 2.5

Плечі і площі діаграми статичної остійності відповідають вимогам ІМО:

площа діаграми до 30˚ S30 = 0,069 м×радіан > 0,055 м×радіан;

площа діаграми до 40˚ S40 = 0,129 м×радіан > 0,090 м×радіан;

площа діаграми між 30˚і 40˚ S30-40 = 0,060 м×радіан > 0,030 м×радіан;

максимальне плече діаграми lmax = 0,420 м > 0,20 м;

кут крену з максимальним плечем Θм = 50˚ > 30˚;

границя позитивної статичної остійності (захід діаграми) Θ_v > 60º.

 

Критерій погоди

Критерій погоди в резолюції ІМО називається критерієм сильного вітру і хитавиці. Цей критерійхарактеризує і є показником динамічної остійності. Динамічна остійність – це остійністьсудна в штормових умовах

Порядок його визначення згідно з вимогами Міжнародної морської організації (ІМО), приведений в «Інформації про остійність» кожного судна.

Вважається, що судно розташоване лагом до хвиль і хитається зі значною амплітудою. Коли судно досягне крайнього положення і почне вертатися назад, налітає шквал. І судно при цьому не повинно перекинутися. Момент, який може перевернути судно, повинен бути більшим, ніж максимально можливий.

Вихідні дані для розрахунку критерію погоди:

- геометричні характеристики, водотоннажність і осадка судна;

- метацентрична висота;

- діаграма статичної остійності;

- площа і апліката центра парусності;

- район плавання судна.

Площа і апліката центра парусності для конкретного завантаження судна береться з «Інформації про остійність» або розраховується по силуету судна.

Зручніше всього визначати критерій погоди в табличній формі.

Приклад 2.7.

Розрахувати критерій погоди суховантажного судна “TIMBER NAVIGATOR” з однорідним вантажем щільністю 0,685 т/м³ і 100% запасів.

 

Таблиця 4.9 – Розрахунок критерію погоди

Найменування величин	Позначення і формули	Значення
Довжина судна, м	L	112,29
Ширина судна, м	B	15,9
Маса судна, т	Δ
Осадка судна, м	d	7,22
Апліката центра мас, м	zg	6,51
Метацентрична висота, м	h	0,38
Площа парусності, м²	Аv (з табл. А.5)
Апліката центра парусності, м	Zп (з табл. А.5)	12,93
Плече кренувального моменту, м	Zv = Zп – d/2	9,32
Плече відновлюючого моменту, м	lw1 = 504АvZv / 1000g Δ	0,036
Плече відновлюючого моменту, м	lw2 = 1,5 lw1	0,054
Інерційний коефіцієнт	C = 0,373+0,023B/d–0,043L/100	0,375
Період хитавиці, с	T = 2cB/√h	19,3
Коефіцієнт	k є f (акулових кілів)
Множник	X1 є f (B/d) [ РУ ]
Коефіцієнт загальної повноти	Св =Δ / 1,025L×B×d	0,842
Множник	Х2 є f (Св) [ РУ ]
Параметр	r = 0,73 + 0,6 (zg – d) / d	0,671
Множник	S є f (T)	0,036
Амплітуда хитавиці, º	Θ1r =109kX1 X2√rS
Площа «в», м×радіан	Див. рисунок 4.1	0,168
Площа «а», м×радіан	Див. рисунок 4.1	0,024
Критерій погоди	К = «в» / «а»	7,1

Додатково для суховантажних суден типу «ріка – море» визначається критерій прискорення

К * = ,

де a _розр = 1,1×10^-3× В × m ²×θ _r – розрахункове значення прискорення;

m = m _o/ √ h _o – нормована частота власних коливань судна;

m _o – коефіцієнт, що визначається за табл. 3.12.3 [1] залежно від ;

h _o – поперечна метацентрична висота без урахування вільних поверхонь рідких вантажів;

θ _r – розрахункова амплітуда хитавиці, що визначається відповідно до вказівок 2.1.3 і 3 12.5 [1], град.;

V – водотонажність судна, м³.