Проверка требований Регистра к непотопляемости судна

Проверка выполнения требований к аварийной остойчивости связана с выбором расчетных предпосылок, совокупность которых приводит к наиболее тяжелым последствиям затопления отсеков судна. Первым шагом к установлению этих предпосылок служит определение длины затопления.

Правила Регистра регламентируют максимальные размеры повреждений корпуса судна (часть V Деление на отсеки). Расчетные размеры повреждения зависят от типа судна, района повреждения (днище или борт) и положения пробоины по длине судна.

В том случае если расстояние между переборками больше расчетной длины пробоины l_повр, считается что будет затоплен только один отсек (переборки считаются неразрушенными). Если же длина отсека меньше длины повреждения, необходимо считать, что одна из переборок будет повреждена, то есть затопленными окажутся два смежных отсека (рис. 27).

Рис. 27. Определение длины затопления в зависимости от длины

повреждения и положения переборок

Кроме этого в Правилах указывается на необходимость рассмотрения последствий затопления при повреждениях корпуса меньших, чем максимальные, если они могут привести к более тяжелым последствиям. Это замечание относится в первую очередь к двойному дну (считать его разрушенным или нет), а также к нижним палубам, если они расположены ниже исходной ВЛ.

Проверку выполнений требований к непотопляемости может выполняться либо детерминированным либо вероятностным способами.

Суть детерминированного способа сводится к проверке посадки и остойчивости при всех теоретически возможных вариантах затопления отсеков при различных состояниях нагрузки. Такой путь является достаточно трудоемким и не гарантирует от пропуска вариантов, которые могут оказаться наиболее тяжелыми. Поэтому возникает необходимость в определении такого, наиболее тяжелого, варианта до проведения расчетов. При этом необходимо учитывать следующие исходные предпосылки:

- состояние нагрузки судна,

- положение затапливаемого отсека по длине судна,

- положение пробоины в пределах отсека.

Так как расчетные комбинации исходных предпосылок зависят от условий затопления – симметричного или несимметричного их необходимо рассмотреть отдельно.

В случае симметричного затопления регламентируются значения минимального надводного борта Н_ав и минимальной метацентрической высоты h_ав.

Наименьшее значение Н_ав можно ожидать при следующем сочетании исходных предпосылок:

1. принимается наибольшее водоизмещение, что соответствует минимальной высоте надводного борта в неповрежденном состоянии;

2. уменьшение высоты надводного борта зависит от увеличения средней осадки и дифферента. Поскольку высота борта в корме меньше, чем в носу, рассматривается затопление кормовых отсеков. Величина дифферентующего момента М_диф зависит от объема отсека и его отстояния от середины длины судна. Считается, что максимальное значение М_диф соответствует расположению середины длины затапливаемого отсека на расстоянии L /6 от кормовой оконечности.

3. количество влившейся в отсек воды окажется наибольшим при затоплении двойного дна, цистерн и прочих помещений в пределах отсека.

Минимально допустимое значение Н_ав согласно Правил либо 0,3 м, либо 0,1 + (L – 10)/150 (в зависимости от того, что меньше). При этом длина L принимается 96 % от длины по КВЛ при осадке Т = 0,85 Н или L_пп при этой же осадке.

Наименьшему значению h_ав соответствуют уже иные предпосылки:

1. состояние нагрузки судна должно приниматься таким, которому соответствует наименьшее значение h. У грузовых судов это обычно водоизмещение с грузом и остатками запасов. Поскольку при данном водоизмещение осадка судна уменьшается, отношение В / Т возрастает, остойчивость аварийного судна уменьшается более интенсивно;

2. рассматривается затопление отсеков, расположенных в средней, более широкой части судна, что определяет максимальную потерю площади действующей ВЛ, а следовательно метацентрического радиуса.

3. пробоину считают расположенной таким образом, что двойное дно, коридор гребного вала или даже палубы ниже ВЛ остаются неповрежденными (рис. 28). Такое предположение приводит к тому, что значительно уменьшается положительное приращение z_c при неизменной величине отрицательного приращения r.

Правилами оговаривается минимальное значение h_ав, которое в любой ситуации должна быть не менее 0,05 м.

В случае несимметричного затопления регламентируются значения минимального надводного борта Н_ав и максимального угла кренаΘ _ав.

Рассмотрим условия, при которых Н_ав будет минимальным:

1. однозначно определить состояние нагрузки аварийный надводный борт окажется минимальным нельзя, так как при полном водоизмещении меньше исходный надводный борт, но меньше и угол крена, а при водоизмещении в грузу, но без запасов картина будет обратной. Поэтому проверку необходимо осуществлять для обоих вариантов;

2. рассматривается затопление отсеков, расположенных в кормовой части судна, когда уменьшение высоты надводного борта будет обусловлено приращением средней осадки, креном и дифферентом;

3. несимметричность затопления может быть обусловлена непроницаемыми стрингерами, вертикальным килем, продольными переборками и двойными бортами. При этом возникает вопрос, считать ли разрушенным двойной борт (рис. 29). Однозначно нельзя утверждать в каком случае Н_ав будет наименьшим, по тем же причинам, что и в первом пункте.

Максимальный угол крена Θ _ав при несимметричном затоплении отсеков можно ожидать при следующей комбинации:

1. нагрузка должна соответствовать минимальному значению коэффициенту поперечной остойчивости Dh. Обычно этому состоянию соответствует водоизмещение в полном грузу с остатками запасов;

2. рассматриваются последствия затопления наиболее широких отсеков расположенных в средней части судна, что соответствует максимальному кренящему моменту и минимальной аварийной остойчивости;

3. считается, что глубина пробоины борта меньше чем междубортное расстояние – второй вариант на рис. 7.

Аварийный угол крена не должен превышать 20^о до спрямления и 12^о после спрямления.

Кроме вышеперечисленных значений Правила регламентируют значения максимального плеча восстанавливающего момента в аварийной ситуации которое должно быть не меньше 0,1 м и угла заката диаграммы статической остойчивости, который с учетом заливания должен быть не менее 30^о при симметричном и 20^о при несимметричном затоплении отсеков.

Вероятностный способ оценки непотопляемости заключается в расчете индекса фактического деления А и сравнении его с требуемым индексом деления R. С этой целью рассчитывается вероятность ар затопления каждого отсека (или группы отсеков), которая умножается на вероятность cs сохранения судна на плаву при затоплении данного отсека (группы отсеков). Величина а учитывает положение отсека по длине судна, величина р – протяженность отсека, c учитывает влияние аварийной остойчивости на вероятность сохранения судна на плаву, s учитывает совместный закон распределения осадки и коэффициента проницаемости. Суммирование произведений по всем отсекам (группам отсеков) дает фактический индекс деления А.

А = Σ арсs.

Требуемый индекс деления R, определяемый для всего судна в целом, зависит от его размеров и количества людей на борту.

В разделе V «Деление на отсеки» Правил приводится подробный порядок расчета индексов А и R для судов различных типов и размеров. Деление судна на отсеки признается удовлетворительным (а следовательно, требования к непотопляемости выполненными), если А > R и аварийная посадка и остойчивость удовлетворяет требованиям данного раздела Правил.

Вероятностный способ расчета непотопляемости довольно громоздкий, поэтому при проектировании удобнее учитывать требования к непотопляемости путем сопоставления не индексов, а длин отсеков. Методика построений и расчетов, базирующаяся на рекомендациях Международной конвенции СОЛАС, сводится к следующему.

1. определяются коэффициенты проницаемости μ_i для каждого отсека. Для пустых отсеков μ = 0,95 – 0,98, для служебных помещений (МКО, электростанции, румпельное отделение и т.п.) μ = 0,85, для грузовых трюмов занятых грузом μ = 0,60.

2. производится расчет предельных длин затопления l_пр. Суть расчета сводится к следующему – определить для координаты х соответствующей середине отсека предельную длину отсека при затоплении которого аварийная ВЛ коснется палубы переборок (рис. 30). Если произвести расчет для всех возможных х по всей длине судна, то графически это может быть представлено в виде диаграммы предельных длин затопления l_пр = f (x). С носа и кормы диаграмма ограничивается прямыми проходящими пол углом α = arctg 2. С учетом различных коэффициентов проницаемости диаграмма получает разрывы на переборках пиков и МО (рис. 31).

Рис. 30. Определение предельной длины затопления

SHAPE атем фактор подра

трюм № 2

ахтерпик

МО

трюм № 1

форпик

μ = 0,60

μ = 0,85

μ = 0,98

зделе ния F. Для непассажирских судов величина F при нимается в соответствии с таблицей 7.

3. Фактор подразделе_н и \* MERGE FORMAT 

3. Рис. 31. Диаграмма предельных длин затопления

3.для пассажирских судов рассчитывается крит ерий службы cs, а зя для различных типов судов

таблица 7

Назначение судна	Длина L, м	F
Грузовые суда с ледовыми усилениями класса ЛУ7 и выше Грузовые суда с ледовыми усилениями класса ЛУ5, ЛУ6 Ледоколы Грузовые суда без ледовых усилений Промысловые, экспедиционные и прочие специальные суда Линейные буксиры и толкачи Спасательные суда и плавучие маяки Суда, перевозящие радиоактивные материалы	90 – 100 > 100 > 90 50 – 75 > 75 > 120 100 – 160 > 160 > 40 любая любая	1,0 0,5 1,0 1,0* 0,5 1,0 1,0 0,5 1,0 1,0 0,5
* Для ледоколов без двойных бортов F = 0,5

4. на заключительном этапе рассчитывается допустимая длина отсека l_доп по формуле

и проверяется выполнение условия l_отс ≤ l_доп. В случае выполнения этого условия можно считать, что деление судна на отсеки отвечает требованиям Регистра к непотопляемости.