Плавающее судно как твердое тело обладает шестью степенями свободы, следовательно можно говорить об отклонениях от положения равновесия по всем этим степеням. Что касается поступательных перемещений вдоль осей ох и оу, а также вращательного относительно оси OZ, то им ничто не препятствует, поэтому не возникает восстанавливающих сил и момента. Таким образом, по отношению к этим отклонениям судно не обладает остойчивостью, а положение равновесия здесь безразличное. Это обстоятельство не грозит судну гибелью, не препятствует его использованию по назначению.
Отклонение вдоль вертикальной оси 0у приводит к появлению (для судна, имеющего запас плавучести) восстанавливающих сил, т. е. такое судно всегда обладает вертикальной остойчивостью. Кроме того, судно должно сопротивляться, противостоять, наклонениям относительно осей ох и ау, в противном случае оно опрокинется, перевернется. Устойчивое равновесие при указанных наклонениях не обеспечивается автоматически, как это было с вертикальной остойчивостью, а требует определенных конструктивных решений. В общем случае характер равновесия зависит от формы корпуса, распределения нагрузки, величины отклонения и т.д. Изучением всех этих вопросов и занимается «статическая остойчивость» (или просто «остойчивость»). В зависимости от того, в какой плоскости происходит наклонение, различают поперечную остойчивость - поворот судна относительно оси ох, сопровождаемый появлением угла крена, и продольную остойчивость - вокруг оси ау, угол дифферента.
Кроме того, выделяют начальную остойчивость, когда углы наклонения малы, и остойчивость на больших углах крена. В первом разделе удается получить достаточно простые аналитические зависимости, определяющие остойчивость судна, второй раздел имеет более общий характер и включает в себя начальную остойчивость как частный случай.
Статическая остойчивость предполагает, что силы или моменты прилагаются к судну в течение достаточно длительного промежутка времени. Если эти условия не соблюдаются и силами инерции пренебрегать нельзя, то вступают в действие законы динамической остойчивости.
6. Непотопляемость
Непотопляемость - способность поврежденного судна сохранять плавучесть и остойчивость, а в ограниченной степени и другие мореходные качества при затоплении одного или нескольких отсеков.
Утрата судном плавучести либо остойчивости означает его гибель; снижение ходовых качеств, маневренности и ухудшение параметров качки не приводят немедленно к катастрофическим последствиям. Этим объясняется предпочтение, отдаваемое при определении непотопляемости, первым двум мореходным качествам. Строго говоря, непотопляемость не является самостоятельным мореходным качеством - фактически это плавучесть и остойчивость поврежденного судна с затопленными отсеками.
Естественно, что абсолютно непотопляемого судна построить невозможно: каждое будет обречено на гибель при достаточно больших повреждениях. Непотопляемость должна обеспечиваться лишь при некоторых условиях, определяемых назначением судна, его размерами, районом плавания и т. д. Так, в наибольшей степени обеспечивается непотопляемость военных кораблей.
Среди гражданских судов в этом плане самые жесткие требования предъявляются к пассажирским судам, от безопасности которых зависит жизнь большого количества людей.
Непотопляемость обеспечивается конструктивными и организационно-техническими мероприятиями, а в случае аварии борьбой команды за живучесть судна.
Основным конструктивным мероприятием, разрабатываемым еще на стадии проектирования судна, является создание достаточного запаса плавучести и правильного его использования при повреждении корпуса. Запас плавучести определяется высотой надводного борта; рациональное подразделение судна на водонепроницаемые отсеки продольными и - поперечными переборками способствует минимальному расходованию этого запаса при повреждении корпуса и затоплении одного или группы помещений.
Гибель судна от потери плавучести происходит в течение длительного (несколько часов, а иногда и суток) периода, что позволяет провести работы по. спасению экипажа и пассажиров. При потере остойчивости судно опрокидывается за считанные минуты, что влечет большое число жертв. Поэтому требуется, чтобы обреченное судно тонуло, не опрокидываясь, т. е. запас плавучести должен расходоваться раньше, чем запас остойчивости. Это обстоятельство также учитывается при выборе размеров и расположения водонепроницаемых отсеков.
Среди основных предупредительных организационно-технических мероприятий по обеспечению непотопляемости судна в первую очередь следует назвать систематическую учебу личного состава; содержание в исправном состоянии всех водонепроницаемых закрытий; периодическую проверку на герметичность всех водонепроницаемых отсеков; строгое соблюдение инструкций по приему и расходованию жидких грузов; поддержание всех технических. средств борьбы за живучесть судна в состоянии, гарантирующем их немедленное использование.
В борьбу за непотопляемость экипаж судна обычно вступает после аварии, при этом он должен определить место и характер повреждения, предотвратить, по возможности, распространение воды, заделать пробоину, в максимальной степени восстановить остойчивость поврежденного судна и спрямить его.
Остойчивость восстанавливается путем откачки фильтрационной воды из помещений, смежных с затопленным отсеком, спуска воды в нижележащие помещения (цистерны), балластировки судна забортной водой. Спрямление судна подразумевает уменьшение (в идеале устранение) крена и дифферента. Мероприятия по спрямлению судна: осушение затопленных отсеков после заделки пробоины, перекачка жидких грузов, контрзатопление неповрежденных отсеков.
Общий принцип, которого придерживаются при борьбе за непотопляемость судна, формулируется следующим образом: восстановление остойчивости и спрямление судна должны проводиться таким образом, чтобы при этом запас плавучести расходовался в наименьшей степени.
Варианты возможных затоплений прорабатываются еще на стадии проектирования судна. На их основе составляется специальная документация в виде, например, «Информации по непотопляемости для капитана», где содержатся рекомендации по наиболее эффективной борьбе за живучесть судна после аварии.
РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
Таблица 3.1 Расчёт элементов площади ВЛ по правилу трапеций
| №шп | i | i^2 | y н. | y к. | V-VI | VII*III | V^3 | VI^3 | y н. * IV | y к. * IV | |||||||||||||||||||||
| I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI | XII | ||||||||||||||||||||
| 0 | 10 | 5 | 25 | - | - | - | - | - | - | - | - | ||||||||||||||||||||
| 1 | 9 | 4 | 16 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | ||||||||||||||||||||
| 2 | 8 | 3 | 9 | 1,314 | 1,434 | -0,12 | -0,36 | 2,27 | 2,95 | 11,83 | 12,91 | ||||||||||||||||||||
| 3 | 7 | 2 | 4 | 2,946 | 3,048 | -0,102 | -0,204 | 25,57 | 28,32 | 11,78 | 12,19 | ||||||||||||||||||||
| 4 | 6 | 1 | 1 | 3,63 | 3,528 | -0,102 | -0,102 | 47,83 | 43,91 | 3,63 | 3,53 | ||||||||||||||||||||
| 5 | 0 | 0 | 3,792 | - | - | 54,53 | 0 | ||||||||||||||||||||||||
| суммы сверху | 19,692 | -0,666 | 205,38 | 55,87 | |||||||||||||||||||||||||||
| поправки | 0 | 0 | 0 | 0 | |||||||||||||||||||||||||||
| суммы исправленные | 19,692 | -0,666 | 205,38 | 55,87 | |||||||||||||||||||||||||||
| S1= | 394 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| My1= | -132 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Ix1= | 1369 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Iу1= | 111740 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| №шп | i | i^2 | y н. | y к. | V-VI | VII*III | V^3 | VI^3 | y н. * IV | y к. * IV | |||||||||||||||||||||
| I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI | XII | ||||||||||||||||||||
| 0 | 10 | 5 | 25 | - | - | - | - | - | - | - | - | ||||||||||||||||||||
| 1 | 9 | 4 | 16 | 1,27 | 1,36 | -0,09 | -0,36 | 2,05 | 2,52 | 20,32 | 21,76 | ||||||||||||||||||||
| 2 | 8 | 3 | 9 | 3,47 | 3,57 | -0,10 | -0,30 | 41,78 | 45,50 | 31,23 | 32,13 | ||||||||||||||||||||
| 3 | 7 | 2 | 4 | 5,06 | 5,15 | -0,09 | -0,18 | 129,55 | 136,60 | 20,24 | 20,60 | ||||||||||||||||||||
| 4 | 6 | 1 | 1 | 5,63 | 5,77 | -0,14 | -0,14 | 178,45 | 192,10 | 5,63 | 5,77 | ||||||||||||||||||||
| 5 | 0 | 0 | 5,84 | - | - | 199,18 | 0 | ||||||||||||||||||||||||
| суммы сверху | 37,13 | -0,98 | 927,73 | 157,68 | |||||||||||||||||||||||||||
| поправки | 1,32 | -0,18 | 2,29 | 32,88 | |||||||||||||||||||||||||||
| суммы исправленные | 35,81 | -0,80 | 925,44 | 124,80 | |||||||||||||||||||||||||||
| S1= | 716,2 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| My1= | -160 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Ix1= | 6169,6 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Iу1= | 249600 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| №шп | i | i^2 | y н. | y к. | V-VI | VII*III | V^3 | VI^3 | y н. * IV | y к. * IV | |||||||||||||||||||||
| I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI | XII | ||||||||||||||||||||
| 0 | 10 | 5 | 25 | - | - | - | - | - | - | - | - | ||||||||||||||||||||
| 1 | 9 | 4 | 16 | 1,608 | 1,674 | -0,066 | -0,264 | 4,16 | 4,69 | 25,73 | 26,78 | ||||||||||||||||||||
| 2 | 8 | 3 | 9 | 4,038 | 4,146 | -0,108 | -0,324 | 65,84 | 71,27 | 36,34 | 37,31 | ||||||||||||||||||||
| 3 | 7 | 2 | 4 | 5,442 | 5,516 | -0,074 | -0,148 | 161,17 | 167,83 | 21,77 | 22,06 | ||||||||||||||||||||
| 4 | 6 | 1 | 1 | 5,892 | 6 | -0,108 | -0,108 | 204,55 | 216 | 5,89 | 6,00 | ||||||||||||||||||||
| 5 | 0 | 0 | 6 | - | - | 216 | 0 | ||||||||||||||||||||||||
| суммы сверху | 40,316 | -0,844 | 1111,51 | 181,88 | |||||||||||||||||||||||||||
| поправки | 1,64 | -0,13 | 4,425 | 41,025 | |||||||||||||||||||||||||||
| суммы исправленные | 38,676 | -0,714 | 1107,085 | 140,855 | |||||||||||||||||||||||||||
| S1= | 773,52 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| My1= | -142,8 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Ix1= | 7380,56 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Iу1= | 281710 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| №шп | i | i^2 | y н. | y к. | V-VI | VII*III | V^3 | VI^3 | y н. * IV | y к. * IV | |||||||||||||||||||||
| I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI | XII | ||||||||||||||||||||
| 0 | 10 | 5 | 25 | - | - | - | - | - | - | - | - | ||||||||||||||||||||
| 1 | 9 | 4 | 16 | 1,872 | 2,01 | -0,138 | -0,072 | 6,56 | 8,12 | 29,95 | 32,16 | ||||||||||||||||||||
| 2 | 8 | 3 | 9 | 4,454 | 4,608 | -0,154 | -0,462 | 88,36 | 97,85 | 40,09 | 41,47 | ||||||||||||||||||||
| 3 | 7 | 2 | 4 | 5,622 | 5,778 | -0,156 | -0,312 | 177,69 | 192,9 | 22,49 | 23,11 | ||||||||||||||||||||
| 4 | 6 | 1 | 1 | 6 | 6 | 0 | 0 | 216 | 216 | 6 | 6 | ||||||||||||||||||||
| 5 | 0 | 0 | 6 | - | - | 216 | 0 | ||||||||||||||||||||||||
| суммы сверху | 42,344 | -0,846 | 1219,48 | 201,27 | |||||||||||||||||||||||||||
| поправки | 1,941 | -0,036 | 7,34 | 48,525 | |||||||||||||||||||||||||||
| суммы исправленные | 40,403 | -0,81 | 1212,14 | 152,745 | |||||||||||||||||||||||||||
| S1= | 808 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| My1= | -162 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Ix1= | 8081 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Iу1= | 305490 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| №шп | i | i^2 | y н. | y к. | V-VI | VII*III | V^3 | VI^3 | y н. * IV | y к. * IV | |||||||||||||
| I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI | XII | ||||||||||||
| 0 | 10 | 5 | 25 | - | - | - | - | - | - | - | - | ||||||||||||
| 1 | 9 | 4 | 16 | 2,16 | 2,676 | -0,516 | -2,064 | 10,08 | 19,16 | 34,56 | 42,82 | ||||||||||||
| 2 | 8 | 3 | 9 | 4,746 | 5,088 | -0,342 | -1,026 | 106,90 | 131,72 | 42,71 | 42,71 | ||||||||||||
| 3 | 7 | 2 | 4 | 5,73 | 5,874 | -0,144 | -0,288 | 188,13 | 202,68 | 22,92 | 23,5 | ||||||||||||
| 4 | 6 | 1 | 1 | 6 | 6 | 0 | 0 | 216 | 216 | 6 | 6 | ||||||||||||
| 5 | 0 | 0 | 6 | - | - | 216 | 0 | ||||||||||||||||
| суммы сверху | 44,27 | -3,378 | 1306,67 | 221,22 | |||||||||||||||||||
| поправки | 2,418 | -1,032 | 14,62 | 60,45 | |||||||||||||||||||
| суммы исправленные | 41,852 | -2,346 | 1292,05 | 160,77 | |||||||||||||||||||
| S1= | 837 | ||||||||||||||||||||||
| My1= | -469 | ||||||||||||||||||||||
| Ix1= | 8614 | ||||||||||||||||||||||
| Iу1= | 321540 | ||||||||||||||||||||||
| №шп | i | i^2 | y н. | y к. | V-VI | VII*III | V^3 | VI^3 | y н. * IV | y к. * IV | |||||||||||||
| I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI | XII | ||||||||||||
| 0 | 10 | 5 | 25 | 0 | 0,564 | -0,564 | -2,82 | 0 | 0,18 | 0 | 14,1 | ||||||||||||
| 1 | 9 | 4 | 16 | 2,496 | 3,588 | -1,092 | -4,368 | 15,55 | 46,19 | 39,94 | 57,41 | ||||||||||||
| 2 | 8 | 3 | 9 | 5,034 | 5,424 | -0,39 | -1,17 | 127,57 | 159,57 | 45,31 | 48,82 | ||||||||||||
| 3 | 7 | 2 | 4 | 5,826 | 5,94 | -0,114 | -0,228 | 197,75 | 209,58 | 23,31 | 23,76 | ||||||||||||
| 4 | 6 | 1 | 1 | 6 | 6 | 0 | 0 | 216 | 216 | 6 | 6 | ||||||||||||
| 5 | 0 | 0 | 6 | - | - | 216 | 0 | ||||||||||||||||
| суммы сверху | 46,872 | -8,586 | 1404,39 | 264,65 | |||||||||||||||||||
| поправки | 0,282 | -1,41 | 30,87 | 7,05 | |||||||||||||||||||
| суммы исправленные | 46,59 | -7,176 | 1373,52 | 257,6 | |||||||||||||||||||
| S1= | 932 | ||||||||||||||||||||||
| My1= | -1435 | ||||||||||||||||||||||
| Ix1= | 9157 | ||||||||||||||||||||||
| Iу1= | 515200 | ||||||||||||||||||||||
| ВЛ 6 | |||||||||||||||||||||||
| №шп | i | i^2 | y н. | y к. | V-VI | VII*III | V^3 | VI^3 | y н. * IV | y к. * IV | |||||||||||||
| I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI | XII | ||||||||||||
| 0 | 10 | 5 | 25 | 0,15 | 1,812 | -1,662 | -8,31 | 0,003 | 5,95 | 4 | 45,3 | ||||||||||||
| 1 | 9 | 4 | 16 | 2,886 | 4,44 | -1,554 | -6,216 | 24,04 | 87,53 | 46,18 | 71,04 | ||||||||||||
| 2 | 8 | 3 | 9 | 5,292 | 5,634 | -0,342 | -1,026 | 148,2 | 178,83 | 47,63 | 50,71 | ||||||||||||
| 3 | 7 | 2 | 4 | 5,892 | 6 | -0,108 | -0,216 | 204,55 | 216 | 23,57 | 24 | ||||||||||||
| 4 | 6 | 1 | 1 | 6 | 6 | 0 | 0 | 216 | 216 | 6 | 6 | ||||||||||||
| 5 | 0 | 0 | 6 | - | - | 216 | 0 | ||||||||||||||||
| суммы сверху | 50,11 | -15,77 | 1513,103 | 324 | |||||||||||||||||||
| поправки | 0,981 | -4,155 | 2,98 | 24,53 | |||||||||||||||||||
| суммы исправленные | 49,13 | -11,62 | 1510,12 | 299,47 | |||||||||||||||||||
| S1= | 983 | ||||||||||||||||||||||
| My1= | -2324 | ||||||||||||||||||||||
| Ix1= | 10067 | ||||||||||||||||||||||
| Iу1= | 598940 | ||||||||||||||||||||||
| №шп | i | i^2 | y н. | y к. | V-VI | VII*III | V^3 | VI^3 | y н. * IV | y к. * IV | |||||||||||||
| I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI | XII | ||||||||||||
| 0 | 10 | 5 | 25 | 0,396 | 2,73 | -2,334 | -11,67 | 0,062 | 20,35 | 9,9 | 68,25 | ||||||||||||
| 1 | 9 | 4 | 16 | 3,33 | 5,022 | -1,692 | -6,768 | 36,93 | 126,66 | 53,28 | 80,352 | ||||||||||||
| 2 | 8 | 3 | 9 | 5,52 | 5,79 | -0,27 | -0,81 | 168,20 | 194,11 | 49,68 | 52,11 | ||||||||||||
| 3 | 7 | 2 | 4 | 5,94 | 6 | -0,06 | -0,12 | 209,59 | 216 | 23,76 | 24 | ||||||||||||
| 4 | 6 | 1 | 1 | 6 | 6 | 0 | 0,0 | 216 | 216 | 6 | 0 | ||||||||||||
| 5 | 0 | 0 | 6 | - | - | 216 | 0 | ||||||||||||||||
| суммы сверху | 52,728 | -19,37 | 1619,902 | 367 | |||||||||||||||||||
| поправки | 1,563 | -5,835 | 10,206 | 39,075 | |||||||||||||||||||
| суммы исправленные | 51,165 | -13,535 | 1609,696 | 327,925 | |||||||||||||||||||
| S1= | 1023 | ||||||||||||||||||||||
| My1= | -2707 | ||||||||||||||||||||||
| Ix1= | 10731 | ||||||||||||||||||||||
| Ix2= | 655850 | ||||||||||||||||||||||
Таблица 3.4 Поправки к элементам площадей ВЛ