Расчет усилий, необходимых для снятия судна с мели

Нижеприведенные математические выражения могут быть использованы для определения силы реакций грунта на корпус судна, севшего на мель, количества груза для снятия или перемещения, с целью изменения посадки судна и дадут достаточную точность в пределах небольших изменений осадки судна.

Сила реакций грунта R_Г:

при посадке судна на мель без затопления отсеков

R_Г= -9.81γ S_В(∆d+X_f ∆Ψ); (13.1)

при посадке судна на мель с затоплением отсеков

R_Г= -9.81(γ S_В(∆d+X_f ∆Ψ) + ∑Р_I) (13.2)

где R_Г - сила реакции грунта, kН;

γ – плотность забортной воды,т/м³;

S_В= αLB - площадь действующей ватерлинии до посадки на мель,м²;

α- коэффициент полноты ватерлинии;

L,B - длина и ширина судна, м;

изменение средней осадки судна после посадки на мель, м; ∆d_Н- изменение осадки носом, м;

∆d_К – изменение осадки кормой, м;

X_f – абсцисса центра площади действующей ватерлинии, м;

- изменение дифферента судна, рад.;

∑P_I – масса воды, влившейся в отсеки судна, т.

При посадке судна на отдельную банку малых размеров, когда длина касания днища о грунт не превышает ширины судна и судно можно считать сидящим на мели в одной точке (без затопления отсеков), то сила реакции грунта рассчитывается по формуле:

; (13.3)

где D – массовое водоизмещение судна до посадки на мель, т;

H₀ – продольная метацентрическая высота судна до посадки на мель, м; - абсцисса точки приложения силы реакции грунта (отстояние центра касания днищем грунта от миделя), м.

Изменение силы реакции грунта судна, стоящего на мели( прием, снятие, перемещение груза) определяется по формуле:

, (13.4)

где ∑P_1I – суммарная масса принятых грузов, т;

∑P_2I – суммарная масса снятых грузов, т;

∆Ψ=∆Ψ₁+∆Ψ₂+∆Ψ₃+∆Ψ₄ – суммарное изменение дифферента от приема (∆Ψ₁), снятия (∆Ψ₂), перемещения груза (∆Ψ₃), изменения уровня воды (∆Ψ₄), рад.

Для изменения силы реакции грунта на величину ∆R_Г (кН):

При приеме груза в точку с абсциссой X_I (в м.) или его снятии массу этого груза P_I (в т.) можно определить по формуле:

(13.4)

Отсюда условие уменьшения давления судна на грунт:

Или

;

При перемещении груза из точки с абсциссой X₀ (в м.) в точку с абсциссой X_I (в м.):

(13.5)

Усилие, которое необходимо создать для стягивания судна с мели, определяется по формуле:

F_М=f₁R_Г, (13.6)

где F_М – усилие для стягивания судна с мели, кН;

f₁ – коэффициент трения для различных грунтов.

Усилие, которое может обеспечить главный двигатель при работе на задний ход, определяется по паспортным диаграммам тяги и мощности силовой установки. Кроме этого приближенно это усилие можно рассчитать по формуле:

P_З.Х. ≈ 0.102 η N_I (13.7)

где P_З.Х. – упор движителя на полном заднем ходу, кН;

η – коэффициент, учитывающий падение силы упора движителя на максимальной мощности ГД и его конструкции ( для ВФШ – η = 0.83, для ВРШ η = 0.75;

N_I – мощность главного двигателя, кВт.

Тягловое усилие, необходимое для снятия судна со скалы или камней при вхождении отдельных камней во вмятины и пробоины:

F_М = ( R_Г + γS_BZ_K ) tg (α_K + arctgf₁) (13.8)

где Z_K – высота вошедших в корпус камней, м;

α_K – угол наклона камней с той стороны, по которой будет подниматься при движении, град.

Если расчеты покажут, что F_М > P_З.Х , то сняться с мели дачей заднего хода невозможно. Для снятия судна с мели необходимо использовать другие способы, а именно произвести расчеты перемещения или снятия груза.

В процессе манипуляций, связанных с перемещением, выгрузкой или погрузкой грузов с целью снятия судна с мели, изменяется остойчивость судна и не всегда в нужную сторону, поэтому необходим контроль положения метацентров по соответствующим поправкам.

Величину новой поперечной метацентрической высоты (после посадки и появления силы реакции грунта) можно определить по формуле:

(13.9)

где h_R – поперечная метацентрическая высота после посадки на мель м;

h - поперечная метацентрическая высота до посадки на мель, м;

d – средняя осадка судна до посадки на мель, м.

Поправка метацентрической высоты при перемещении груза на судне:

(13.10)

где ∆h – поправка метацентрической высоты, м;

Z₁, Z₂ – аппликаты точек перемещения груза, м.

Поправка метацентрической высоты при приеме или снятии малого груза ( до 10 – 12% водоизмещения)

(13.11)

где ∑P_I – масса принятого или снятого груза, т;

- аппликата центра тяжести принятого или снятого груза, м.

Для контроля начальной остойчивости при приеме или снятии большого груза необходимо использовать кривые элементов теоретического чертежа и диаграммы осадок судна.