Вимоги Правил Регістру судноплавства до проекту судна щодо забезпечення його мореплавних якостей

Контрольні запитання.

1. Як поділяються судна на швидкісні групи?

2. Які параметри форми корпусу впливають на опір тертя і залишковий опір?

3. Як уникнути збільшення опору форми?

4. Як впливає на водотоннажність, масу корпусу, а також на масу енергетичної установки і палива відносна довжина судна l?

5. Чому на кривій залишкового опору утворюються горби та впадини при зміні чисел Fr?

6.1 Загальні відомості про діяльність Регістру

Регістр – це орган класифікації, нагляду за проектуванням суден, їх побудовою і огляду в процесі експлуатації.

Свої функції Регістр виконує через представників, які знаходяться в КБ, ЦКБ, на суднобудівних заводах і підприємствах. Вони керуються Правилами, які видаються Головним Управлінням Регістру. Кожні 4 роки Правила перевидаються, а в проміжку між цим зацікавлені сторони сповіщаються про зміни в Правилах за допомогою Бюлетенів, які їм розсилаються.

Кожному судну надається відповідний клас, який дає можливість судновласнику застрахувати судно, щоб в його разі загибелі одержати компенсацію збитків.

Для цього в різних країнах, де будуються судна, існують наступні класифікаційні органи: Бюро Верітас в Норвегії, Англійський Ллойд в Англії, Німецький Ллойд у Німеччині, Ніппон Кайджі Кіокай в Японії тощо.

Вважається, якщо судно спроектоване і побудоване за Правилами Регістру, то воно має належні мореплавні якості і високу надійність.

6.2 Вимоги Правил Регістру до остійності суден

Вимоги до остійності поділяються на загальні, які поширюються на всі судна, і додаткові, диференційовані стосовно суден різних типів і призначень.

Згідно з загальними вимогами судно повинно, не перекидаючись, протистояти одночасній дії динамічно прикладеного тиску вітру, бортової хитавиці і мати задовільні значення критерію погоди та параметрів діаграми статичної остійності.

Якщо судно має в класі льодову категорію, то воно повинно протистояти одночасній дії на нього вітру, бортової хитавиці з підвищеним центра маси за рахунок обледеніння надводної поверхні та збільшеною площею парусності.

Значення виправленої початкової метацентричної висоти всіх суден при усіх варіантах навантаження повинно бути не менше 0,15 м. Повинні бути також враховані додаткові вимоги до остійності в залежності від призначення судна та особливостей експлуатації, а також виконані вимоги до остійності, пов’язані з забезпеченням непотоплюваності.

Остійність суден необмеженого та обмеженого районів плавання І і ІІ за критерієм погоди К вважається достатньою, якщо при найгіршому щодо остійності варіанті навантаження динамічно прикладений кренувальний момент від тиску вітру Mv дорівнює або менший ніж перекидальний момент Mc, тобто дотримані умови Mc ≤ Mv або

.

Кренувальний момент від тиску вітру Mv, кН×м береться рівним добутку тиску вітру pv на площу парусності Av на відстані центра парусності Z від площини діючої ватерлінії

, кН×м.

Тиск вітру визначається за табл. 6.1.

Площа парусності Av і відстань центра парусності Z від площини діючої ватерлінії розраховуються за таблицею 6.6 з урахуваням схеми парусності на рис. 6.5.

Таблиця 6.1. Тиск вітру, Па

Район плавання	Z, м
1,0	1,5	2,0	2.5	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0	5,5	6,0	6,5	≥7
Необмеже-ний
	Обмежений І	0,567 тиску для необмеженого району
	Обмежений ІІ	0,275 тиску для необмеженого району

Перекидальний момент для суден транспортного і рибопромислового флоту при використанні діаграми динамічної остійності (рис. 6.1) визначається як

M _c= D × BE, кН×м,

де D – водотоннажність судна, кН.

Рис. 6.1 Визначення плеча перекидального моменту за діаграмою динамічної остійності

При використанні діаграми статичної остійності перекидальний момент може бути визначений за умови рівності робіт перекидального і відновлювального моментів з урахуванням енергії хитавиці. Для цього діаграма статичної остійності продовжується в області від’ємних абсцис на ділянці, що дорівнює амплітуді хитавиці (рис.6.2) θ1 і підбирається пряма МК, паралельна осі абсцис, яка урівнює заштриховані площі S1 і S2. Ордината ОМ буде шуканим перекидальним моментом, якщо на осі ординат відкладені моменти, або плечем перекидального моменту, якщо на осі ординат відкладені плечі остійності. У останньому випадку для отримання перекидального моменту Mc, кН×м, необхідно ординату ОМ помножити на водотоннажність судна D, кН

Mc=D×ОМ.

Рис. 6.2 Визначення перекидального моменту за діаграмою статичної остійності

Остійність за критерієм погоди К вважається також достатньою, якщо судно під дією вітру та хвилювання, якій відповідає плече кренувального моменту lw1 від статичного кута крену θ0, спричиненого постійним вітром, накрениться на навітряний борт на кут, що дорівнює амплітуді хитавиці θ1 (див. рис 6.3), і на судно, яке має крен, динамічно подіє порив вітру, якому відповідає плече кренувального моменту lw2. У даному випадку критерій погоди визначається як відношення роботи перекидального (b) і кренувального (a) моментів з урахуванням енергії хитавиці.

Для цього діаграма статичної остійності продовжується в області від’ємних абсцис на ділянці, яка дорівнює амплітуді хитавиці θ1 (рис.6.3).

Рис. 6.3. Визначення роботи перекидального і кренувального моментів за діаграмою статичної остійності.

Статичний кут крену θ₀ від дії постійного вітру не повинен перевищувати 16° або кута, який дорівнює 0,8 кута входу у воду кромки відкритої палуби, залежно від того, який з них менше.

Робота перекидального моменту – заштрихована площа (b) – обмежена прямою l_{w 2} і одним з трьох кутів, який найменший: q₂ = 50°, q _f – кут заливання і q _с – кут другого перетинання з l_{w 2} і амплітудою q₁.

Кренувальне плече l_{w 1} визначається за формулою

де P_v = 504 Па – питомий тиск вітру для судна необмеженого району плавання;

А – площа парусності, м²;

Z_v – плече парусності, м;

D – водотоннажність судна, т;

g = 9,81 м/с² – прискорення вільного падіння.

Кренувальне плече lw2 приймається рівним

lw2 = 1,5 lw1.

Амплітуда хитавиці судна з округлою скулою визначається за формулою:

град,

де К – коефіцієнт, який враховує вплив скулових кілів на амплітуду 1 (табл.6.2).

Таблиця 6.2. Значення коефіцієнта К

Ak/LB		1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	>4,0
К	0,1	0,98	0,95	0,88	0,79	0,74	0,72	0,7

A_k – сумарна габаритна площа скулових кілів.

X ₁ – безрозмірний коефіцієнт, який визначається за табл. 6.3.

Таблиця 6.3. Значення коефіцієнта Х ₁

B/Т	≤2,4	2,6	2,8	3,0	3,2	3,4	3,5	3,6	4,0	4,5	5,0	5,5	6,0	≥6,5
Х 1	1,0	0,96	0,93	0,9	0,88	0,82	0,8	0,79	0,78	0,76	0,72	0,68	0,64	0,62

Т – осадка судна;

X ₂ – безрозмірний коефіцієнт, який визначається за табл. 6.4;

Таблиця 6.4. Значення коефіцієнта X ₂

Cb	≤0,45	0,5	0,55	0,6	0,65	≥0,7
X 2	0,75	0,82	0,89	0,95	0,97	1,0

C_b – коефіцієнт загальної повноти;

r = 0,73 + 0,6(Z_d – d)/ d – параметр, значення якого не повинно прийматися більше 1.

S – безрозмірний коефіцієнт, який визначається за табл. 6.5, де – період хитавиці, с, – коефіцієнт.

h – виправлена метацентрична висота.

Таблиця 6.5. Значення коефіцієнта S

Район плавання	t, с
£ 5									³ 20
необмежений	0,1	0,1	0,098	0,093	0,079	0,065	0,053	0,044	0,038	0,035
обмежений	0,1	0,093	0,083	0,073	0,053	0,040	0,035	0,035	0,035	0,035

Визначивши за діаграмою статичної остійності роботу перекидального і кренувального моментів, знаходять критерій погоди, який повинен мати значення не менше одиниці.

K = b/a 1.

Якщо ця вимога виконана, переходять до перевірки наступних загальних вимог до остійності судна:

а) найбільше плече діаграми статичної остійності lmax повинно бути не менше 0,25 м для суден довжиною L < 80 м і не менше 0,2 м для суден довжиною L > 105 м при куті крену min > 30°, кут закочування діаграми з повинен бути не менше 60° (рис.6.4);

б) початкова метацентрична висота для всіх варіантів навантаження судна повинна бути додатною і більшою 0,15 м;

в) площа під додатною частиною діаграми статичної остійності повинна бути не менше ніж 0,055 м·рад до кута крену 30° і не менше ніж 0,09 м·рад до кута крену 40°.

Додатково, площа між кутами крену 30° і 40° повинна бути не менша ніж 0,03 м·рад.

Рис. 6.4. Нормовані параметри діаграми статичної остійності

Площа парусності Аv і апліката центра парусності Zв розраховуються за кресленням бокового вигляду судна (рис.6.5), де бокова проекція надводної поверхні на ДП поділяється на елементарні фігури – прямокутники і їх елементи заносяться у розрахункову табл. 6.6.

Таблиця 6.6. Розрахунок елементів парусності

№ п/п	Назва елементу і його розміри	Площа S, м^2	Апліката центра площі від ВЛ Z, м	Момент SiZi
1.   2.	Надводний борт 150х4,5 Фальшборт 120х1,0	. .	2,25   5,0 . .	. .
	S	S1		S2

Площа парусності: А_v = S₁, м².

Апліката центра парусності: Z _В =S₂/S₁, м.

Плече парусності: Z_v = Z _В + T /2.

Парусність несуцільних поверхонь і різних дрібних предметів ураховується шляхом збільшення площі парусності на 5 % і статичного моменту цієї площі на 10 %. Якщо судно піддається обледенінню, то площа парусності збільшується на 10 %, а її статичний момент на 20 %.

Рис.6.5. Схема парусності: 1–7 – елементи парусності.

Для суден, які плавають у зимових сезонних зонах, крім основних варіантів навантаження повинна бути перевірена остійність з урахуванням обледеніння. Маса льоду визначається з розрахунку 15 кг на 1 м² площі парусності і 30 кг на 1 м² відкритих горизонтальних площ (табл. 6.7).

Маса льоду P _л = S₁, т. Плечі елементів визначаються від основної площини. Для парусності Z = Z _В + T, для інших елементів – це їх фактична відстань від ОП.

Апліката центра маси льоду: Z _л = S₂/ S₁, м.

Абсцису центра маси льоду можна прийняти X _л = 0.

Для суден, у яких набір на відкритих палубах встановлений з зовні, додатково повинна бути урахована маса льоду товщиною, рівною висоті набору.

Додаткові вимоги до остійності диференційовані для різних типів суден.

Для суховантажних суден і танкерів обумовлені наступні стани навантаження стосовно яких перевіряється остійність:

- судно з повним вантажем і повними судновими запасами, без баласту;

- судно як у першому варіанті, але з 10 % суднових запасів і, якщо необхідно, з рідким баластом;

- судно без вантажу, з повними запасами і з баластом;

- судно як в третьому варіанті навантаження, але з 10 % суднових запасів.

Таблиця 6.7. Розрахунок елементів обледеніння

№ з/п	Назва елементу	Площа S, м^2	Норма обледен., т/м^2	Маса льоду Рі, т	Плече від ОП Zі, м	Момент SiZi
1. 2.	Парусність Горизонтальні площі: бак І-а палуба надбудови ІІ-а палуба надбудови . .		0,015   0,030 0,030   0,030 . .
	S			S1		S2

Для суден, які перевозять у нормальних умовах експлуатації вантажі на палубі, остійність перевіряється для таких двох додаткових варіантів навантаження:

- судно з однорідним вантажем у трюмах і твіндеках, з вантажем на палубі і з повними судновими запасами, якщо необхідно – з рідким баластом;

- судно як у попередньому варіанті навантаження, але з 10 % запасів.

Особливі вимоги пред’являються до остійності суден з лісним палубним вантажем:

- початкова метацентрична висота цих суден з повним вантажем повинна бути на менше 0,1 м з урахуванням обледеніння лісного вантажу взимку і намокання влітку, а також з його участю в створенні додаткового пере кидального моменту на великих кутах нахилу судна.

У Правилах Регістру містяться також докладні вимоги до розрахунків варіантів навантаження і показників остійності пасажирських і рибопромислових суден, контейнеровозів, буксирів і суден інших типів і призначень.

Так у пасажирських суден регламентуються кути крену від скупчення пасажирів на одному борті q_пас < 10°, а у контейнеровозів крен, що виникає під дією статично прикладеного 50 % розрахункового кренувального моменту від тиску вітру, а також під час сталої циркуляції не повинен бути більшим 15°.

Дата добавления: 2014-01-07