Проектные задачи по обеспечению непотопляемости

При проектировании судна всегда возникает вопрос: «В какой степени необхо­димо добиваться реализации классической формулировки определения этого мореходного качества судна:

- сохранить положительную плавучесть

и

- достаточную остойчивость

при затоплении водой части корпуса судна?».

Теоретически можно создать судно, обладающее исключительно высокой степенью непотопляемости: разделить корпус на большое количество водонепроницаемых отсеков, исключить вырезы (отверстия) в палубах и переборках и т.п.

Но такие меры по обеспечению непотопляемости могут противоречить требованиям к эксплуатационным качествам судна, сделав судно малопригодным или вообще непригодным для использования по прямому назначению. Поэтому при проектировании необходимо искать компромисс между степенью обеспечения непотопляемости и теми конструктивными средствами, которыми эта степень непотопляемости достигается.

При этом следует помнить, что понятие непотопляемости судна связано, прежде всего, с созданием условий для спасения людей, находящихся на борту аварийного судна. Как альтернативная мера обеспечения классического понятия непотопляемости судна в мировом масштабе дискутируются предложения о целесообразности создании достаточно надежных судовых спасательных средств для людей, вместо применения экономически неоправданных конструктивных мер.

Основными конструктивными мерами по обеспечению непотопляемости считаются:

- создание достаточного запаса плавучести (объема надводной непроницаемой части корпуса и надстроек в неповрежденном состоянии судна);

-разделение корпуса на водонепроницаемые отсеки.

Величина запаса плавучести определяется отношением высотой надводного борта Н-Т, седловатостью верхней палубы и наличием водонепроницаемых надстроек и рубок на верхней палубе (рисунок 24).

У обычных транспортных судов величина запаса плавучести в наибольшей степени зависит от высоты надводного борта, который может быть описан также отношением Н/Т.

Рис. 24. Запас плавучести

Выбор отношения Н/Т для большинства судов связан с обеспечением требуемой вместимости и к началу разработки схемы водонепроницаемого деления корпуса уже сделан.

Однако наличие запаса плавучести еще не достаточно для сохранения судна при нарушении водонепроницаемости корпуса.

Судно, имеющее запас плавучести, обладает положительной плавучестью. При аварии забортная вода поступает внутрь судна, осадка увеличивается и запас плавучести уменьшается. Запас плавучести утрачивается, когда судно полностью погружается в воду, т.е. приобретает отрицательную плавучесть.

Для сохранения положительной плавучести при аварии необходимо ограничить распространение забортной воды по корпусу судна. Еще в XIX веке основным способом сохранения положительной плавучести при аварии стало разделение корпуса на отдельные водонепроницаемые отсеки.

При затоплении забортной водой части корпуса происходит также изменение остойчивости судна. Причем наиболее опасное изменение – изменение поперечной остойчивости:

∆h = ∆z_c + ∆r – ∆z_g

Чаще всего затопленные отсеки открыты сверху, т.е. уровень воды в них соответствует уровню забортной воды. В этом случае расчет аварийной остойчивости производят методом постоянного водоизмещения. При расчете остойчивости методом постоянного водоизмещения изменение поперечной метацентрической высоты ∆h связано с изменением формы подводной части корпуса; ∆z_c + ∆r. Аппликата центра масс судна остаётся неизменной ∆z_g = 0.

Площадь действующей ватерлинии судна уменьшается на величину площади поверхности воды в затопленном отсеке - «потерянной площади ватерлинии»

(рисунок 25).

Рис.25. Уменьшение площади действующей ватерлинии при затоплении отсеков.

Соответственно уменьшается момент инерции площади действующей ватерлинии, что приводит к уменьшению поперечного метацентрического радиуса

∆r = ∆J_x/V.

Увеличение осадки приводит к повышению аппликаты центра величины z_c на ∆z_c.

При симметричном затоплении происходит только изменение остойчивости. При несимметричном затоплении одновременно появляется крен, который может быть опасным.

Таким образом, конструктивно обеспечить непотопляемость судна – это значит:

- создать необходимый запас плавучести в неповрежденном состоянии;

- так разделить корпус судна на водонепроницаемые отсеки, чтобы при расчетном затоплении была бы сохранена достаточная часть запаса плавучести и достаточная остойчивость.