8. На конструктивную целостность корпуса судна. Как уже упоминалось выше, судно без груза имеет очень маленькую осадку, особенно осадку носом. При встречном волнении такое судно будет испытывать слеминг в носовой части. Слеминг – это сильные удары волн в днище судна. Сила удара может быть такая, что у судна будут деформированы элементы набора корпуса и обшивка. Судно может испытывать слеминг не только в носовой части, но и в кормовой. Для того чтобы уменьшить или совсем исключить слеминг, необходимо полностью заполнить балластные танки. Однако даже с полностью заполненными балластными танками судно может испытывать слеминг, тогда необходимо маневрировать курсами и сбавить скорость.
9. На защиту гребного винта и пера руля от повреждения при плавании во льдах. При плавании во льдах, особенно тяжелых, существует реальная угроза повреждения гребного винта и пера руля. Для того чтобы минимизировать, на сколько это возможно, риск их повреждения, на грузовом судне в балласте необходимо принимать как можно больше балласта, чтобы максимально углубить винт и руль. Если судно не полностью загружено и имеется запас надводного борта до сезонной осадки, то в некоторых случаях принимают балласт в кормовые танки, чтобы еще больше углубить винт и перо руля. Кроме того, чем больше осадка кормой, тем меньше будут забиваться льдом кингстоны, через которые поступает забортная вода на охлаждение главного и вспомогательных двигателей, разумеется, если только для плавания во льдах на судне не предусмотрено охлаждение из одного или нескольких балластных танков.
10. На работу с люковыми закрытиями, твиндечными понтонами, передвижными зерновыми переборками, судовыми грузовыми кранами и стрелами. Посадка судна оказывает большое влияние на открытие и закрытие крышек грузовых трюмов. Практически все системы люковых закрытий имеют эксплуатационные ограничения по крену и дифференту судна, которые необходимо знать и соблюдать, чтобы обеспечить их безопасную эксплуатацию. Избыточный крен может привести к тому, что один из роликов крышек трюмов соскочит с рельса. Это может привести к повреждению других роликов, крышек трюмов или устройств и конструкций судна, а также к повреждению груза, например, если закрытие трюмов происходило по причине начинающегося дождя или снега. Кроме того, ремонт потребует времени и дополнительных расходов и оба эти фактора скажутся на эффективности коммерческой работы судна.
Избыточный дифферент приводит к тому, что для передвижения крышек трюмов система будет работать при повышенной нагрузке. Очевидно, что техника, работающая с превышением нормальной рабочей нагрузки, потребует более раннего технического обслуживания и ремонта. Кроме того, в ней в любой момент может произойти поломка и для ее устранения потребуется время и средства.
На судах имеющих твиндечные понтоны и/или передвижные зерновые переборки их перемещение и установка также должны производиться при определенном дифференте и крене судна. Избыточные крен и/или дифферент могут значительно затруднить, а в некоторых случаях сделать совсем невозможными перемещение твиндечных понтонов и зерновых переборок.
Для безопасной и эффективной работы с судовыми грузовыми кранами также необходимо соблюдать, установленные их производителем и указанные в руководстве по эксплуатации, ограничения по крену и дифференту. Это особенно важно при работе с тяжеловесными и крупногабаритными грузами.
11. На грузовые операции. Для эффективной обработке некоторых видов грузов посадка судна может иметь важное значение, например для контейнеров. Если на обработку контейнеров дифферент почти не оказывает влияния, то крен судна может сделать ее невозможной. Наличие у контейнеровоза крена около 1,5° значительно снижает скорость обработки контейнеров, а дальнейшее его увеличение делает ее практически невозможной. Для того чтобы обработка контейнеров могла осуществляться с максимально возможной скоростью контейнеровозы оборудуют антикреновыми системами, которые работают в автоматическом режиме и не позволяют судну крениться на угол, превышающий заданный.
Посадка судна также важна для специализированных судов докового типа, а также судов типа ро-ро и судов с судовыми кранами большой грузоподъемности.
12. На откачку балласта. Откачка балласта даже на некоторых новых судах может быть не простым делом, а на судах старше 10 лет она практически всегда связана со значительными трудностями. Большое влияние на откачку балласта оказывает дифферент судна. Как правило, балласт быстрее и качественнее откачивается, когда судно имеет дифферент на корму примерно 2-х метра. При большом дифференте на корму вода лучше стекает в кормовую часть танков, где обычно установлены трубы для ее откачки. Чем больше дифферент, тем с большей скоростью вода стекает в кормовую часть танка, унося с собой ил, глину, песок и другие донные отложения, которые попадают в танки при приеме балласта.
Крен также может затруднить откачку балласта, поэтому необходимо следить, чтобы судно во время откачки находилось без крена. Если появляется крен, то необходимо сразу принять меры, чтобы выяснить причины его появления и отрегулировать откачку балласта, чтобы осушения танков происходило по возможности равномерно.
Полная откачка балласта позволяет погрузить на судно больше груза и, следовательно, повысить эффективность коммерческой эксплуатации.
13. На осушение трюмов. На многих грузовых судах замывка трюмов производится довольно часто и в большинстве случаев время на замывку и сушку трюмов весьма ограниченно. Для быстрой и качественной замывки трюмов необходимо, чтобы вода не скапливалась на палубе трюма и откачивалась за борт как можно быстрее. Как правило, придание судну небольшого крена позволяет выполнять откачку воды наиболее эффективно. После окончания замывки и осушения льяльных колодцев в грузовых трюмах крен выравнивают. Правильно организованная замывка трюмов позволяет значительно сократить время на ее проведение, иметь больше времени на сушку и подготовку трюмов к погрузке, а также избежать непроизводительных простоев, которые могут возникнуть из-за неготовности трюмов к погрузке.
14. Обитаемость экипажа. Каждое судно проектируется так, чтобы обеспечить максимум удобств для обитания экипажа. Однако только этого недостаточно, чтобы в процессе эксплуатации обеспечить удовлетворительное обитание экипажа. Многое зависит от того, как судно ведет себя на волнении. Придание судну соответствующей посадки позволяет существенно снизить неблагоприятное воздействие качки на обитаемость экипажа. Например, судно с постоянным креном будет испытывать более резкую качку с большей амплитудой в сторону накрененного борта. Если выправить крен, то судно будет испытывать качку почти одинаково на оба борта и ее влияние на экипаж уменьшится.
Так же придание судну правильного дифферента позволяет уменьшить килевую качку и ее негативное воздействие на обитаемость.
В процессе эксплуатации следует уделять большое внимание обитаемости экипажа, так как от нее зависит качество отдыха моряков, что в свою очередь снижает уровень травматизма и повышает эффективность эксплуатации судна.
Таким образом, влияние посадки судна на эксплуатацию судна весьма существенно и контроль за ее параметрами должен осуществляться должным образом и вестись вахтенной службой непрерывно.
Методики расчетов частных случаев посадки и дифферента подробно рассмотрены в книге серии «Морская практика» – «Расчет посадки и дифферента грузовых судов».
Многоцелевое судно в грузу, имеющее посадку на ровный киль. Фото автора из личного фотоархива.
Крупнотоннажный контейнеровоз, имеющий посадку на ровный киль. Фото автора из личного фотоархива.
Железнодорожный паром «Амбал» у причала в порту Балтийск. Фото автора из личного фотоархива.
Паром во время погрузки железнодорожных вагонов имеет посадку на ровный киль.
Фидерный контейнеровоз в Средиземном море. Фото автора из личного фотоархива.
Фидерные контейнеровозы с неполной загрузкой практически всегда имеют посадку с дифферентом на корму. Величина дифферента зависит от количества и распределения груза по беям, а также от количества и распределения балласта и топлива по танкам. Балластом компенсируют превышающие предельно допустимые значения изгибающие моменты (bending moments), перерезающие силы (shear forces) и скручивающие силы (torsion forces).
Судно смешанного река-море плавания типа «Сормовский». Фото автора из личного фотоархива.
Судно имеет посадку на ровный киль и загружено по проходную осадку. При такой посадке на него может быть погружено максимальное количество груза для данной средней осадки. Если у судна будет дифферент на нос или на корму, то в этом случае часть грузоподъемности будет потеряно и следовательно оно сможет погрузить меньше груза, чем при посадке на ровный киль. Это всегда необходимо иметь в виду, когда проходная осадка лимитирована и требуется погрузить максимально возможное количество груза без потери грузоподъемности. Таким образом повышается провозная способность судна и его эффективность эксплуатации.
Судно комбинированного типа под погрузкой строительного щебня у причала ГОК в порту Шала на реке Водла в Карелии. Фото автора из личного фотоархива.
При откачке балласта судну придают как можно больший дифферент на корму путем откачки балласта из форпика и носовых балластных танков. Большой дифферент на корму позволяет откачать балласт практически без остатков в танках. Разумеется, необходимо принимать во внимание как расположены в балластных танках приемные трубы. На некоторых судах слишком большой дифферент, наоборот, может привести к тому, что часть балласта нельзя будет откачать.
Балкер имеет посадку с небольшим дифферентом на корму. Фото автора из личного фотоархива.
На фото балкер имеет небольшой дифферент на корму, что в данных условиях погрузки в порту обеспечивает наиболее удобную погрузку, открытие и закрытие крышек трюмов, а также наиболее комфортную обитаемость экипажа.
Условия плавучести
Из теории плавучести известно, что на плавающее судно действуют силы тяжести и силы давления воды.
Вектор равнодействующей сил тяжести судна обозначается «» и условно приложен к центру тяжести судна (ЦТ), а линия его действия направлена вертикально вниз. Сила тяжести судна равняется сумме веса судна и всего что находится на судне: экипаж, запасы, груз и т. д. В теории корабля ЦТ судна обозначается буквой G.
Вектор равнодействующей сил давления воды (сил поддержания) обозначается буквой «Р» и условно приложен к центру величины (ЦВ).
Центром величины называется центр подводного объема судна (погруженного в воду). Центр величины обозначается буквой C.
Равнодействующая сил давления воды равна весу воды вытесненной подводной частью судна P=*V. Линия его действия направлена вертикально вверх.
У плавающего судна сила плавучести и сила веса судна равны между собой, расположены на одной вертикали и связаны основным уравнением плавучести:
где,
– весовое водоизмещение, (метрических тон – т).
V – Объем подводной части корпуса судна – объемное водоизмещение (кубических метров – м³).
– плотность воды, (тон на кубический метр – т/м ³).
У судна, плавающего без крена и дифферента:
где,
Xc – отстояние центра величины от миделя, в метрах.
Xg – отстояние центра тяжести судна от миделя, в метрах.
Yc – отстояние центра величины от диаметральной плоскости судна, в метрах.
Yg – отстояние центра тяжести судна от диаметральной плоскости судна, в метрах.
Если судно, имеет крен и/или дифферент, то условия расположения ЦТ и ЦВ на одной вертикали записывается как:
где,
Zg – возвышение центра тяжести судна над основной плоскостью.
Zc – возвышение центра величины над основной плоскостью.
Весовое водоизмещение – это суммарный вес порожнего судна, груза, всех судовых запасов и всего что находится на судне. Все веса, которые входят в весовое водоизмещение судна и учитываются для расчетов посадки и остойчивости судна называют статьями нагрузки. В процессе эксплуатации судна, грузовой помощник, аккуратно и тщательно ведет учет всех статей нагрузки и использует их при расчетах посадки и остойчивости судна.
Объемное водоизмещение V – это объем подводной части корпуса судна. В процессе эксплуатации оно снимается с соответствующей кривой элементов теоретического чертежа по средней осадке судна.
Грузовой размер – это кривая, изображающая зависимость водоизмещения от осадки.
Грузовая шкала – это зависимость водоизмещения от осадки, представленная в виде таблицы.
В грузовой шкале, для данных значений осадки, также, указаны дедвейт, высота надводного борта, число тонн на 1 см осадки, момент дифферентующий судно на 1 см, отстояние центра плавучести от миделя или кормового перпендикуляра, отстояние центра тяжести действующей ватерлинии от миделя или кормового перпендикуляра, возвышение поперечного метацентра над основной плоскостью.
Грузовая шкала строится для посадки судна на ровный киль и в предположении, что корпус судна не имеет деформаций. В действительности же судно может иметь дифферент и изгиб корпуса. В этих случаях, найденное по грузовой шкале водоизмещение, необходимо исправить соответствующими поправками. Применение поправок будет рассмотрено в соответствующих главах. Единой формы представления грузовой шкалы не существует, поэтому на судах можно встретить различные ее варианты. На рисунке 4 изображен пример грузовой шкалы.
Для морских судов грузовая шкала строится для плотности морской воды 1,025 т/м³.
Рисунок 4. Пример Грузовой шкалы.
Необходимо отметить, что каждый судоводитель, а особенно грузовой помощник, должен уметь работать с Грузовой шкалой, Гидроститическими кривыми и Информацией об остойчивости своего судна. Следует следить за состоянием Грузовой шкалы и чертежа с Гидростатическими кривыми, так как от постоянного использования, изображение грузовой марки, шкалы и кривые вытираются, бумага деформируется и коробится, а на месте сгибов рвется. Вследствие этого, показания, снимаемые с Грузовой шкалы и Гидростатических кривых, могут быть не точными и привести к серьезным ошибкам при расчетах. Если на судне имеется всего один экземпляр Грузовой шкалы и чертежа с Гидростатическими кривыми, то рекомендуется сделать несколько качественных копий и использовать их для работы, имея оригинал в запасе и для проверки, если возникнет необходимость.