СПОСОБ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ ОСТОЙЧИВОСТИ СУДНА
METHOD FOR CURRENT CONTROL OF SHIP STABILITY

Изобретение относится к судостроению, в частности к способам текущего контроля остойчивости судна в условиях эксплуатации.
Известен способ контроля остойчивости судна, заключающийся в измерении бортовой качки и определении расчетом метацентрической высоты (см. Севастьянов Н.Б. Остойчивость промысловых судов. Л. Судостроение, 1970, с. 187-190).
Указанный способ не дает достоверной оценки остойчивости судна при сильном расхождении периодов вынужденных и собственных колебаний (см. Антоненко С.В. Практическая оценка остойчивости в открытом море по капитанской формуле. // Мореходство и морские науки - 2009: избранные доклады Второй Сахалинской региональной морской научно-технической конференции (23 сентября 2009 г.) Под ред. В.Н. Храмушина. - Южно-Сахалинск: СахГУ, 2010. - С. 21-28).
В качестве ближайшего аналога изобретения принят способ контроля остойчивости судна (Патент на изобретение №2740617, МПК В63В 39/14, опубл. 15.01.2021 г.), включающий измерения периода бортовой качки, осадки судна носом и кормой, кажущегося периода волны, курсового угла, скорости судна на волнении, скорости кажущегося ветра, определение расчетом метацентрической высоты и на основе полученных данных в данном изобретении прогнозируются параметры морского волнения, моделируется качка судна с учетом возможности захвата волной носовой оконечности и рассчитывается нагрузка на палубу при ее обтекании, рассчитывается координата центра величины, определяется положение центра тяжести, на основании которых строят трансформированную диаграмму статической остойчивости, параметры которой сравниваются с нормативными требованиями.
Существенным недостатком данного способа является то, что измерения кажущегося периода волны, курсового угла относительно нерегулярного волнения, скорости кажущегося ветра имеют большую погрешность, что не позволяет определить значение метацентрической высоты с точностью необходимой для оценки запаса остойчивости в текущий момент времени.
Кроме этого, данный способ контроля остойчивости судна имеет прогнозный характер, т.е. он основывается на прогнозах волнения и не отражает остойчивость судна в текущий момент времени.
Изобретение решает задачу повышения безопасности мореплавания путем предоставления судоводителю информации о текущем состоянии остойчивости судна в текущий момент времени (в режиме on-line) с точки зрения оценки приближения остойчивости к моменту опрокидывания судна.
Для этого, предлагается способ текущего контроля остойчивости судна на основе постоянного (в режиме on-line) замера угла крена и дифферента судна и сравнения работ кренящего и восстанавливающего моментов по диаграмме статической остойчивости судна, рассчитываемой на основе данных о пантокаренах судна, данных о текущей посадке и аппликаты центра тяжести судна.
Данные о текущей посадке судна на мидель-шпангоуте и аппликаты центра тяжести судна могут быть получены на основе данных о текущей загрузке судна, т.е. судоводитель задает данные о перевозимом грузе, заполнении танков и цистерн, данные о судовых запасах, наличии обледенения, на основании которых определяется водоизмещение судна (и соответственно осадка на мидель-шпангоуте) и аппликата центра тяжести судна.
Уточненные данные о текущей посадке судна на носовом и кормовом перпендикулярах могут быть получены на основе датчиков осадки, которые могут быть установлены на судне.
Уточненные данные об аппликате центра тяжести судна могут быть получены при проведении опытного кренования во время эксплуатации судна (путем перекачки воды или топлива из цистерн, размещенных на разных бортах судна) или опытной циркуляции, при которой определяется возникший угол крена, зависящий от положения аппликаты центра тяжести судна.
На прилагаемом рисунке изображено:
на фиг. 1 - диаграмма статической остойчивости с указанием площадей, соответствующих работам кренящего и восстанавливающего моментов.
На графических материалах приняты следующие обозначения:
а - площадь диаграммы статической остойчивости, соответствующая работе кренящего момента,
b - площадь диаграммы статической остойчивости, соответствующая работе восстанавливающего момента,
1г
Θ - амплитуда бортовой качки,
f
Θ - угол заливания,
w1
Θ - статический угол крена, вызванного постоянным ветром,
с
Θ - угол, соответствующий точке второго пересечения прямой,
w2
Θ = 50 град,
- плечо кренящего момента, соответствующее ветровому давлению,
- плечо кренящего момента, соответствующее порыву ветра.
Суть способа текущего контроля остойчивости судна заключается в следующем.
На основе данных о текущей загрузке судна определяется водоизмещение судна (и по судовой документации о гидростатике судна определяется осадка судна на мидель-шпангоуте) и аппликата центра тяжести судна.
На основании текущего дифферента (полученного с датчика дифферента), аппликаты центра тяжести судна и осадки (или водоизмещения) по пантокаренам рассчитывается диаграмма статической остойчивости.
Определение площадей диаграммы статической остойчивости (рис. 1), соответствующих работам кренящего и восстанавливающего момента производится в соответствии с Правилами классификации и постройки морских судов (часть IV, стр. 20-21).
1г
При этом значение амплитуды бортовой качки Θ определяется на основании текущих данных с датчика крена.
f
Значение угла заливания Θ определяется по судовой документации.
w1
Значение статического угла крена, вызванного постоянным ветром Θ определяется на основе данных о парусности судна и текущей посадке судна.
Остальные параметры диаграммы определяются в соответствии с указанными Правилами.
Соотношение площадей K=b/а показывает текущий запас остойчивости и позволяет судоводителю оценить остойчивость судна (от опрокидывания) в текущий момент времени.
В случае если на судне установлены датчики осадки, то на основании этих данных можно более точно определить текущую осадку судна на мидель-шпангоуте и дифферент.
Для уточнения данных об аппликате центра тяжести судна можно провести опытное кренование судна (https://sea-man.org/metatsentricheskaya-vysota-sudna.html) во время эксплуатации судна (путем перекачки воды или топлива из цистерн, размещенных на разных бортах судна), затем на основании осредненных данных о полученном крене и перемещаемых грузах определить значение метацентрической высоты и соответственно аппликату центра тяжести судна.
Аналогично можно провести опытную циркуляцию судна, т.е. при заданной скорости переложить руль на определенный угол и при выходе судна на циркуляцию определить возникший осредненный угол крена на циркуляции, на основании которого определяется (https://seaspirit.ru/navigator/navigation/cirkulyaciya-sudna-elementy-cirkulyacii.html) уточненное значение положения аппликаты центра тяжести (например, при обледенении) судна.