Приложение 6. Методы исследования остойчивости судов на подводных крыльях в неповрежденном состоянии

Приложение 6

Методы исследования остойчивости судов на подводных крыльях в неповрежденном состоянии

Остойчивость таких судов должна рассматриваться в водоизмещающем режиме, переходном режиме и режиме хода на крыльях. При исследовании остойчивости необходимо также учитывать влияние внешних сил. Ниже для сведения приведены методы исследования остойчивости.

1 Суда на подводных крыльях, пересекающих поверхность воды

1.1 Водоизмещающий режим

1.1.1 Остойчивость должна удовлетворять положениям 2.3 и 2.4 настоящего Кодекса.

1.1.2 Кренящий момент, возникающий в результате циркуляции

Кренящий момент, возникающий во время маневрирования судна в водоизмещающем режиме, может быть вычислен по следующей формуле:

(кНм),

где:

- кренящий момент;

- скорость судна на циркуляции (м/с);

- водоизмещение (т);

L - длина судна по ватерлинии (м);

KG - высота центра тяжести над килем (м).

Данная формула применима, когда отношение радиуса циркуляции к длине судна составляет от 2 до 4.

1.1.3 Соотношение между опрокидывающим и кренящим моментами с точки зрения критерия погоды

Остойчивость судна на подводных крыльях в водоизмещающем режиме может быть проверена на соответствие критерию погоды К следующим образом:

,

где:

- минимальный опрокидывающий момент, определенный с учетом бортовой качки;

- динамически приложенный кренящий момент, возникающий в результате давления ветра.

1.1.4 Кренящий момент, возникающий в результате давления ветра

Кренящий момент принимается равным произведению давления ветра на площадь парусности и на плечо центра парусности Z:

(кНм)

Величина кренящего момента принимается постоянной за весь период накренения судна.

Считается, что площадь парусности включает в себя проекции боковых поверхностей корпуса, надстройки и различных конструкций выше ватерлинии. Плечом центра парусности Z является расстояние по вертикали от ватерлинии до центра давления ветра, а за положение центра давления ветра может быть принят центр площади парусности.

Величины давления ветра, выраженные в паскалях (Па), при силе ветра 7 баллов по шкале Бофорта в зависимости от положения центра площади парусности приведены в таблице 1.

Таблица 1

Типичное давление ветра силой 7 баллов по шкале Бофорта при удалении на 100 морских миль от берега

Z над ватерлинией (м)	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0
(Па)	46	46	50	53	56	58	60	62	64

Примечание. Эти значения могут не подходить для всех районов.

1.1.5 Определение минимального опрокидывающего момента в водоизмещающем режиме

Минимальный опрокидывающий момент определяется по диаграммам статической и динамической остойчивости с учетом бортовой качки.

.1 Если используется диаграмма статической остойчивости, то определяется из условия равенства площадей, ограниченных кривыми опрокидывающего и восстанавливающего моментов (или плеч), с учетом бортовой качки, как показано на рис. 1, где - амплитуда бортовой качки, а МК - линия, проведенная параллельно оси абсцисс таким образом, что заштрихованные площади и будут равны.

, если по оси ординат отложены моменты,

, если по оси ординат отложены плечи остойчивости.

.2 Если используется диаграмма динамической остойчивости, то прежде всего должна быть найдена вспомогательная точка А. Для этого вправо от начала координат по оси абсцисс откладывается амплитуда качки и находится точка А' (см. рис. 2). Параллельно оси абсцисс откладывается отрезок АА', равный двойной амплитуде качки (), и находится требуемая вспомогательная точка А. Из этой точки проводится касательная АС к диаграмме динамической остойчивости. От точки А на прямой, параллельной оси абсцисс, откладывается отрезок АВ, равный 1 радиану (57,3°). Из точки В восстанавливается перпендикуляр BE до пересечения с касательной в точке Е. Отрезок равен опрокидывающему моменту, если по оси ординат диаграммы динамической остойчивости отложены моменты. Если, однако, по этой оси отложены плечи динамической остойчивости, то тогда является плечом опрокидывающего момента, и в этом случае опрокидывающий момент определяется путем умножения отрезка (в метрах) на соответствующее водоизмещение судна, в метрических тоннах

(кНм)

.3 Амплитуда бортовой качки определяется с помощью модельных и натурных испытаний на нерегулярном волнении как амплитуда наибольшего из 50 колебаний судна при бортовой качке, идущего под углом 90° к направлению волны при состоянии моря для наихудшего проектного условия. В случае отсутствия таких данных амплитуда качки принимается равной 15°.

.4 Диаграммы остойчивости ограничиваются углом заливания.

1.2 Переходный режим и режим хода на крыльях

1.2.1 Остойчивость должна удовлетворять требованиям 2.4 и 2.5 настоящего Кодекса.

1.2.2.1 Остойчивость в переходном режиме и в режиме хода на крыльях должна проверяться при всех вариантах нагрузки, возможных при предполагаемой эксплуатации судна.

1.2.2.2 Остойчивость в переходном режиме и в режиме хода на крыльях может определяться или путем расчета, или на основе данных, полученных в результате экспериментов на модели, и должна проверяться натурными испытаниями путем создания серии известных кренящих моментов с помощью перемещаемого от диагональной плоскости кренбалласта и регистрации углов крена от этих моментов. Результаты определения остойчивости в водоизмещающем режиме, режиме выхода на крылья, режиме установившегося движения на крыльях и при возвращении в водоизмещающий режим дадут характеристики остойчивости судна в различных состояниях во время перехода от одного режима к другому.

1.2.2.3 Угол крена в режиме хода на крыльях от скопления пассажиров у одного борта не должен превышать 8°. Во время переходного режима угол крена от скопления пассажиров у одного борта не должен превышать 12°. Распределение пассажиров должно определяться Администрацией с учетом указаний, изложенных в приложении 7 к настоящему Кодексу.

1.2.3 Один из возможных методов определения метацентрической высоты (GM) в режиме хода на крыльях на стадии проектирования при данном крыльевом устройстве приводится на рис. 3.

,

где:

- часть нагрузки на крыльевое устройство, приходящаяся на носовое крыло, в процентах

- часть нагрузки на крыльевое устройство, приходящаяся на кормовое крыло, в процентах

- ширина погруженной части носового крыла

- ширина погруженной части кормового крыла

а - высота подъема нижней кромки киля над поверхностью воды

g - высота центра тяжести над нижней кромкой киля

- угол между горизонтальной плоскостью и плоскостью носового крыла

- угол между горизонтальной плоскостью и плоскостью кормового крыла

S - высота центра тяжести над поверхностью воды.

2 Суда с полностью погруженным крыльевым устройством

2.1 Водоизмещающий режим

.1 Остойчивость в водоизмещающем режиме должна удовлетворять положениям 2.3 и 2.6 настоящего Кодекса.

.2 Пункты 1.1.2-1.1.5 настоящего приложения применимы для такого типа судов в водоизмещающем режиме.

2.2 Переходный режим

2.2.1 Остойчивость должна исследоваться путем моделирования на вычислительной машине, позволяющего оценить движения судна, его поведение и реакцию в нормальных и предельных условиях эксплуатации, а также под влиянием каких-либо нарушений в работе.

2.2.2 Должно быть исследовано изменение остойчивости в результате любых возможных повреждений в системах или нарушений в режимах работы во время переходной стадии, которые могут создать угрозу для водонепроницаемости и остойчивости судна.

2.3 Режим хода на крыльях

Остойчивость судна в режиме хода на крыльях должна удовлетворять положениям 2.4 настоящего Кодекса. Кроме того, должны применяться положения пункта 2.2 настоящего приложения.

2.4 Пункт 1.2.2 настоящего приложения должен применяться соответствующим образом к данному типу судов, и любое моделирование на вычислительных машинах или проектные расчеты должны проверяться натурными испытаниями.