Проектирование судов

Рис. 66. Удифферентовка судна изменением архитектурного типа

Нередко в процессе удифферентовки пользуются несколькими способами.

Балластировка судна

Транспортные суда проектируют таким образом, чтобы при полном водоизмещении (с грузом и полными запасами), они имели бы нулевой дифферент (либо минимальный д

ифферент на корму) и оптимальные показатели остойчивости без приема балласта – твердого или жидкого.

Твердый балласт, находящийся на судне при любых вариантах нагрузки, используется на транспортных судах довольно редко. Исключение составляют суда с высоким расположением ЦТ – контейнеровозы и пассажирские. Для них же твердый балласт используется для проектной удифферентовки в полном грузу. Жидкий балласт в виде забортной воды принимается в определенных условиях всеми судами без исключения.

Проектанта интересует вопрос о необходимом количестве и размещении водного балласта, т.е. об объеме и расположении балластных цистерн. Особенно остро возникают эти вопросы при разработке проектов универсальных сухогрузных судов, поскольку на специализированных судах (контейнеровозы, балкеры и др.) обычно имеется достаточно свободных объемов для размещения балласта. Особое внимание следует уделять балластировке танкеров, которые должны удовлетворять требованиям международных конвенций.

Балластировку судна осуществляют для поддержания в различных условиях эксплуатации необходимых параметров посадки и остойчивости.

Прием балласта для повышения остойчивости применяется при расходовании топлива и при выходе судна в рейс с палубным грузом, для понижения остойчивости – при ходе с запасами топлива, но без груза. Соответственно этим случаям балласт принимается в низкорасположенные цистерны двойного дна или высокорасположенные подпалубные цистерны или цистерны в надстройках. Количество балласта, необходимое в каждом случае определяют исходя из анализа остойчивости судна при различных состояниях нагрузки.

Прием балласта для поддержания посадки связан с требованиями предъявляемыми к погружению оконечностей и допустимому дифференту судна. Появление дифферента влияет на ходкость и маневренность судна, а также на остойчивость, заливаемость палубы, ледопроходимость и протяженность зоны невидимости перед форштевнем. Для большинства современных судов считается допустимым относительный дифферент d/L = 0,6 – 0,8 % на корму и 0,1 – 0,2 % на нос.

Уменьшение погружения носовой оконечности приводит при килевой качке к оголению днища и ударам его носовой части об встречную волну (слеминг). Условием отсутствия слеминга является достаточное погружение носовой оконечности. Нижним пределом относительной осадки судна в носу считается величина Тн/L = 0,025 – 0,030. Большие значения характерны для быстроходных судов с неограниченным районом плавания, меньшие – для тихоходных судов и судов, эксплуатирующихся в ограниченных акваториях. В то же время для судов совершающих рейсы в штормовых условиях, рекомендуется увеличивать относительную осадку носом до значений Тн/L = 0,035 – 0,038.

Уменьшение погружения кормовой оконечности сопряжено с оголением (частичным или полным) гребного винта и, следовательно, снижением его эффективности. Для современных судов соотношение между диаметром гребного винта и проектной осадки лежит в пределах dв/Т = 0,65 – 0,70. Меньшие значения характерны для высокооборотных винтов, отличающихся меньшим диаметром, большие – для винтов, частота вращения которых не превосходит 100 – 120 оборотов в минуту. Учитывая регламентированные Регистром зазоры между винтом и корпусом судна, а также толщину пятки ахтерштевня (для кормы закрытого типа) получаем, что минимальные значения осадки кормой Тк = (0,70 – 0,74)Т. Для судов эксплуатирующихся в штормовых условиях, рекомендуется увеличивать погружение кормовой оконечности до 0,8Т.

Определение количества балласта и размещение его по судну

Жидкий балласт Рбл и судовые запасы Рсз (остатки топлива, масса экипажа с багажом, провизия и вода) составляют в сумме дедвейт при ходе судна без груза в балласте – DWбл. Если известна величина Рсз, определение количества водяного балласта сводится к определению DWбл.

Рбл = DWбл – Рсз.

В свою очередь, дедвейт судна в балластном пробеге связан с водоизмещением судна порожнем следующей зависимостью

DWбл = Dбл – Dпор,

где Dпор – водоизмещение порожнем.

Воспользовавшись приближенным выражением для грузового размера (зависимостью водоизмещения от осадки), соответствующим параболической строевой по ВЛ, водоизмещение судна в балласте связано с водоизмещением в полном грузу соотношением

.

С другой стороны водоизмещение порожнем

Dпор = D – DW.

В результате

DWбл = Dtα/δ – D + DW = D(tα/δ + ηDW – 1).

Расчеты по данной формуле показывают, что дедвейт судна в балластном переходе составляет приблизительно 30 % от дедвейта в полном грузу, а водоизмещение в балластном переходе Dбл ≈ (0,50 – 0,55)D.

После определения массы балласта Рбл необходимо найти требуемый объем балластных цистерн и сравнить его с объемом, имеющимся на судне и пригодным для размещения жидкого балласта.

Для приема забортной воды на сухогрузах используются цистерны двойного дна, двойных бортов, форпик и ахтерпик, цистерны судовых запасов, грузовые диптанки. На специализированных судах выделяются специальные балластные цистерны – например подпалубные цистерны на балкерах (рис. 67).

Рис. 67. Форма трюма судна для сыпучих грузов

Из цистерн судовых запасов для приема балласта используют, в основном, незаполненные топливные цистерны и очень редко – цистерны пресной воды. Комбинированное использование топливных цистерн является вынужденной мерой и обуславливается невозможностью выделения достаточного объема для чисто балластных цистерн. Такое использование топливных цистерн приводит к ряду неудобств связанных с тем, что неудалимые остатки воды обводняют топливо. Кроме того, загрязненную нефтепродуктами воду запрещено сбрасывать в воду, ее необходимо сдавать в портах в специальные приемники после предварительной очистки.

Диптанки для жидких грузов, применявшиеся ранее только на линейных судах, сейчас устраиваются и на трампах. Так как в балластном пробеге диптанки пустуют, то они могут быть использованы для приема балласта. Такое их использование значительно облегчает балластировку судна, увеличивает возможности к достижению желаемой посадки без увеличения объема чисто балластных цистерн.

В заключение, необходимо отметить, что определение посадки судна в балластном пробеге следует вести с большой осторожностью, так как занижение требований к погружению оконечностей приведет к значительному ухудшению мореходных качеств, а завышение требований неблагоприятно отразится на экономических показателях, поскольку увеличение объема балластных цистерн приведет к уменьшению грузовместимости судна. Правильное решение вопросов балластировки возможно только при тщательном рассмотрении вероятных условий эксплуатации проектируемого судна совместно с требованиями к его грузоподъемности, грузовместимости и остойчивости.

 Скачать реферат