Экспериментальное определение метацентрической высоты судна

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТАЦЕНТРИЧЕСКОЙ ВЫСОТЫ СУДНА ПО ПЕРИОДУ БОРТОВОЙ КАЧКИ

В процессе эксплуатации судоводителю часто необходимо проконтролировать значения метацентрической высоты судна при различных случаях его нагрузки. Такая необходимость возникает, например, по мере расходования запасов пресной воды и топлива, когда решается вопрос о целесообразности приема балласта. Опыт кренования дает вполне надежные результаты, но требует много времени, определенных условий и специальной подготовки.

Значительно проще можно оценить поперечную метацентрическую высоту h, если известны период бортовой качки Т? и коэффициент С по формуле, полученной из капитанской формулы:

h = 4 ? C2 ? B2 / T?2.

Период качки T? можно определить с помощью записи затухающих свободных колебаний судна гироскопическими кренографами либо инклинографами, снабженными отметчиками времени.

Практически период качки T? можно определить следующим образом. Когда судно находится в одном из крайних наклоненных положений, включают секундомер. Отсчитав 10 полных колебании, останавливают секундомер в момент, когда судно приходит в исходное наклонное положение. Период T? определяют, разделив отсчитанное по секундомеру время на 10.

Описанный приближенный способ дает удовлетворительные результаты при отсутствии на судне свободных поверхностей жидких грузов, а также в том случае, когда поправка на их влияние составляет не более 5 % метацентрической высоты для данной нагрузки.

Результат вычисления метацентрической высоты h зависит и от удачного выбора значения коэффициента С, входящего в выражение для h. Для этого необходимо принимать его значения по известным значениям коэффициента С, для однотипных или близких по конструкции судов. Коэффициент С = 0.36 ± 0,43 в зависимости от типа судна.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОПЕРЕЧНОЙ МЕТАЦЕНТРИЧЕСКОЙ ВЫСОТЫ СУДНА ПУТЕМ ВЫПОЛНЕНИЯ ОПЫТА КРЕНОВАНИЯ

При постройке судна, возможно некоторое перераспределение масс, вследствие чего возникают расхождения между расчетными и действительными значениями аппликат Ц.Т. судна и метацентрической высоты. В связи с этим регистр предписывает уточнять проектные данные о положении Ц.Т. построенного судна путем проведения так называемого опыта кренования.

Опыту кренования подвергаются головные суда строящихся серий, каждое пятое судно серии, а также новые суда несерийной постройки. Кроме того, опыту кренования подвергают каждое судно после капитального ремонта или переоборудования и суда, остойчивость которых неизвестна или вызывает сомнения.

Опыт кренования основан на использовании формулы, определяющей угол крена при перемещении груза в поперечно-горизонтальном направлении. Зная массу груза Р, перемещаемого в поперечно-горизонтальном направлении, плечо его переноса ly, водоизмещение судна D и угол крена ?, возникающий после перемещения груза, можно вычислить метацентрическую высоту судна:

h = (P ? ly)/(D ? tg?) = МКР/(D ? tg?) (1)

где МКР - кренящий момент, вызванный переносом груза.

Массу перемещаемого груза, который принято называть крен-балластом, определяют взвешиванием, плечо ly - непосредственным замером, водоизмещение D - по кривой водоизмещения или масштабу бонжана исходя из замеренной осадки судна в момент кренования.

Определив в результате опыта значение угла ? и подставив его в формулу (1), получают метацентрическую высоту судна h. Затем можно вычислить и аппликату ZG Ц.Т., предварительно определи d по метацентрической диаграмме величину Zm:

ZG = Zm - h (2)

Опыт кренования проводится в тихую погоду при спокойном состоянии поверхности воды и отсутствии течения. Скорость ветра не должна превышать 3 м/с. Судно не должно касаться стенки причала, грунта или находяшегося рядом судна.

Следует проводить кренование порожнего судна, но со снабжением находящимся на своих местах. Цистерны различного назначения должны быть осушены либо запрессованы. Начальный крен не должен превышать 0,5 -1 град.

Крен-балласт принимают на судно в таком количестве, чтобы обеспечить максимальные углы крена 2-4 град.

Для определения углов крена пользуются весками (нити с подвешенными грузами), сообщающимися сосудами, инклинографами различных типов и другими спец-приборами. При использовании весков на больших судах длина нити должна быть 4-6 м, а на малых - не менее 1,5 м. Груз веска, с укрепленной на нем крылаткой, из двух взаимно перпендикулярных пластинок, опускают в бак с водой или маслом, чтобы колебания веска быстрее прекращались. Весков должно быть не меньше двух (лучше три). Места подвешивания выбирают по длине судна. Для отсчета углов крена, вблизи нижнего конца веска, укрепляют горизонтальную деревянную рейку с нанесенной шкалой. Угол крена, соответствующий перемещению крен-балласта, определяют по формуле:

tg ? = b / l,

где b - отклонение веска, измеренное по рейке;

l - длина веска, измеренная от точки подвеса до шкалы, по которой отсчитываются отклонения.