2. Критерий несмещаемости
2. Критерий несмещаемости 
Безопасность перевозки структурообразующего груза оценивается критерием несмещаемости в виде
тхэтаs
лямбдаs = -------- >= 1, (п. 5.1)
тхэтаdуn
где тхэтаs - угол динамической устойчивости груза, град.,
тхэтаs = F (хи, Тк, района плавания);
Тк - период бортовой качки судна с грузом, с;
тхэтаdуn - амплитуда бортовой качки судна с грузом в трюмах или угол динамического крена судна с грузом на верхней палубе при бортовой качке судна без хода лагом к резонансному волнению, соответствующему району предстоящего плавания, град.,
тхэтаdуn = F (hо, района плавания);
hо - начальная метацентрическая высота судна с грузом, м.
2.1. Угол динамической устойчивости груза тхэтаs определяется путем пересчета известного значения угла статической устойчивости хи с учетом характера загрузки судна и направления перевозки, определяющих динамику качки судна.
В зависимости от расположения поверхности смещения штабеля груза (выше центра тяжести судна или ниже его) применяются две разные динамические модели, каждая из которых состоит из двух вариантов:
- с учетом орбитального движения судна (вертикальной качки на регулярном волнении) на основе амплитуды бортовой качки низкобортного судна;
- без учета орбитального движения судна, но на основе учета динамического угла крена судна с большой площадью парусности.
2.1.1. При перевозке груза, поверхность которого располагается выше центра тяжести судна, тхэтаs - угол динамической устойчивости груза определяется по графикам с соответствующим хи или путем решения относительно тхэтаs (в радианах) следующих уравнений.
На основе амплитуды бортовой качки низкобортного судна:
2
4пи
Sinтхэта + z ---- тхэта
s 2 s
gТ
к
tgхи - ----------------------------- = 0 (п. 5.2)
2
4пи
Соsтхэта - rо ---- Соsтхэта
s 2 s
gТ
к
На основе динамического угла крена судна с большой площадью парусности:
2
4пи
Sinтхэта + z ---- тхэта
s 2 s
gТ
к
tgхи - ------------------------- = 0 (п. 5.3)
Соsтхэта
s
2.1.2. При перевозке груза, поверхность которого располагается ниже центра тяжести судна, тхэтаs - угол динамической устойчивости груза определяется по графикам с соответствующим хи или путем решения относительно тхэтаs следующих уравнений.
На основе амплитуды бортовой качки низкобортного судна:
s
Sinтхэта
tgхи - ----------------------------- = 0 (п. 5.4)
2
s 4пи
Соsтхэта - rо ---- Соsтхэта
2 s
gТ
к
На основе динамического угла крена судна с большой площадью парусности:
Sinтхэтаs
tgхи - --------- = 0, (п. 5.5)
Соsтхэтаs
где
Т - период бортовой качки судна с грузом, с;
к
хи - угол статической устойчивости груза, град.;
g - ускорение свободного падения (g = 9,81 м/с2);
rо - полувысота волны, соответствующей району плавания, м;
z - вертикальное отстояние поверхности смещения (узла
разрушения структуры) груза от центра тяжести судна, м.
2.2. Угол динамического крена тхэтаdуn и амплитуда бортовой качки судна для расчета критерия несмещаемости определяются по следующей методике.
Приняты следующие определения районов плавания судна:
Неограниченный - плавание в океанах и морях на волнении с расчетной высотой волны 3%-ной обеспеченности 11 м;
Ограниченный I - плавание в морских районах на волнении с максимальной допустимой высотой волны 3%-ной обеспеченности 8,5 м, с удалением от места убежища не более 200 миль и с допустимым расстоянием между местами убежища не более 400 миль;
Ограниченный II - плавание в морских районах на волнении с максимальной допустимой высотой волны 3%-ной обеспеченности 7 м, с удалением от места убежища не более 100 миль и с допустимым расстоянием между местами убежища не более 200 миль;
Ограниченный II СП - смешанное (река - море) плавание на волнении с максимальной допустимой высотой волны 3%-ной обеспеченности 6 м, с удалением от места убежища:
- в открытых морях не более 50 миль и с допустимым расстоянием между местами убежища не более 100 миль,
- в закрытых морях не более 100 миль и с допустимым расстоянием между местами убежища не более 200 миль;
Ограниченный III СП - смешанное (река - море) плавание на волнении с максимальной допустимой высотой волны 3%-ной обеспеченности 3,5 м, с учетом конкретных ограничений по району и условиям плавания, обусловленных ветроволновыми режимами бассейнов, с установлением при этом максимально допустимого удаления от места убежища, которое не должно превышать 50 миль;
М-СП - смешанное (река - море) плавание на волнении с максимальной допустимой высотой волны 3%-ной обеспеченности 3,5 м в морских районах, указанных в судовом классификационном свидетельстве.
2.2.1. Расчет кренящего момента от давления ветра.
2.2.1.1. Кренящий момент Mv, кН.м принимается равным произведению давления ветра pv, Па на площадь парусности Av, м2 и на отстояние центра парусности z, м от плоскости действующей ватерлинии
Mv = 0,001pvAvz. (п. 5.6)
Кренящий момент принимается постоянным за весь период накренения судна.
2.2.1.2. Давление ветра pv принимается по табл. п. 5.1 в зависимости от района плавания судна и плеча парусности z.
Таблица п. 5.1
Давление ветра pv, Па
┌────────┬────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ Район │ z, м │ │плавания├───┬───┬───┬───┬───┬───┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬─────┤ │ судна │0,5│1,0│1,5│2,0│2,5│3,0│3,5 │4,0 │4,5 │5,0 │5,5 │6,0 │6,5 │7,0 и│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │более│ ├────────┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼─────┤ │Неогра- │ - │706│785│863│922│971│1010│1049│1079│1108│1138│1167│1196│1216 │ │ниченный│ │ │ │ │ │Ограни- │ 0,567 давления для неограниченного района │ │ченный I│ │ │ │ │ │Ограни- │ 0,275 давления для неограниченного района │ │ченный │ │ │II │ │ └────────┴────────────────────────────────────────────────────────────────┘
2.2.2. Расчет амплитуды качки.
2.2.2.1. Амплитуда качки судна с круглой скулой, не снабженного скуловыми килями и брусковым килем, вычисляется по формуле:
тхэта1r = Х1Х2Y, (п. 5.7)
где X1, Х2 - безразмерные множители;
Y - множитель, град.
Множитель Y принимается по табл. п. 5.2 в зависимости от
-----
района плавания судна и отношения / hо/в.
\/
Множитель X1 принимается по табл. п. 5.3 в зависимости от отношения B/d,
где В - ширина судна, м;
d - осадка, м.
Множитель Х2 принимается по табл. п. 5.4 в зависимости от коэффициента общей полноты судна Св.
Таблица п. 5.2
Множитель Y и расчетная высота волны
┌────────┬────┬──────────────────────────────────────────────────┐ │ Район │Рас-│ ------ │ │плавания│чет-│ / hо/в │ │ судна │ная │ \/ │ │ │вы- ├────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬─────┤ │ │сота│0,04│0,05│0,06│0,07│0,08│0,09│0,10│0,11│0,12│0,13 │ │ │вол-│и │ │ │ │ │ │ │ │ │и │ │ │ны │ме- │ │ │ │ │ │ │ │ │бо- │ │ │ │нее │ │ │ │ │ │ │ │ │лее │ ├────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼─────┤ │Неогра- │11,0│24,0│25,0│27,0│29,0│30,7│32,0│33,4│34,4│35,3│36,0 │ │ниченный│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │Ограни- │ 8,5│19,0│20,0│22,4│25,1│27,4│29,2│30,8│32,0│32,9│33,5 │ │ченный I│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │Ограни- │ 7,0│16,0│17,0│19,7│22,8│25,4│27,6│29,2│30,5│31,4│32,0 │ │ченный │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │II │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ └────────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴─────┘
Таблица п. 5.3
Множитель Х1
┌───────────┬────┬──────────┬────┐
│ B/d │ Х1 │ B/d │ Х1 │
├───────────┼────┼──────────┼────┤
│2,4 и менее│1,0 │3,0 │0,90│
│2,5 │0,98│3,1 │0,88│
│2,6 │0,96│3,2 │0,86│
│2,7 │0,95│3,3 │0,84│
│2,8 │0,93│3,4 │0,82│
│2,9 │0,91│3,5 и выше│0,80│
└───────────┴────┴──────────┴────┘
Таблица п. 5.4
Множитель Х2
┌──┬──────┬────┬────┬────┬────┬─────┐
│Св│0,45 и│0,5 │0,55│0,6 │0,65│0,7 и│
│ │менее │ │ │ │ │более│
├──┼──────┼────┼────┼────┼────┼─────┤
│Х2│0,75 │0,82│0,89│0,95│0,97│1,0 │
└──┴──────┴────┴────┴────┴────┴─────┘
2.2.2.2. Если судно имеет скуловые кили или брусковый киль, или то и другое вместе, амплитуда качки, град., должна вычисляться по формуле:
тхэтам = ктхэта1r, (п. 5.8)
где k - коэффициент, который принимается по табл. п. 5.5 в зависимости от отношения Ак/LB в %;
Ак - суммарная габаритная площадь скуловых килей, либо площадь боковой проекции брускового киля, либо сумма этих площадей, м2;
L - длина судна между перпендикулярами, м.
Скуловые кили не принимаются во внимание для судов, которые имеют в символе класса знаки категории ледовых усилений.
Таблица п. 5.5
Коэффициент k
┌────────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬─────┐
│Ак ce │0 │1,0 │1,5 │2,0 │2,5 │3,0 │3,5 │4,0 и│
│-----, %│ │ │ │ │ │ │ │более│
│ LB │ │ │ │ │ │ │ │ │
├────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼─────┤
│ k │1,00│0,98│0,95│0,88│0,79│0,74│0,72│0,70 │
└────────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴─────┘
2.2.2.3. Амплитуду качки судна с острой скулой следует принимать равной 70% амплитуды, вычисленной по формуле п. 5.7.
2.2.2.4. Амплитуда качки судов, снабженных успокоителями качки, должна определяться без учета их работы.
2.2.2.5. Расчетные значения амплитуды качки следует округлять до десятых долей градусов.
2.2.2.6. Расчетные значения амплитуды качки судов смешанного (река - море) плавания следует определять как для судов Ограниченного II района плавания или по отдельным методикам,
одобренным в установленном порядке.
2.2.3. Определение угла динамического крена судна при одновременном действии внезапно приложенного момента от ветрового шквала и бортовой качки.
Наибольший динамический крен получается в том случае, если в момент внезапного приложения ветрового кренящего момента судно имело от качки наибольшее наклонение на противоположный борт. Для определения угла динамического крена диаграмма динамической остойчивости продолжается в сторону отрицательных абсцисс и на ней фиксируется точка А, соответствующая заданной амплитуде тхэтам качки. Из точки А проводят прямую, параллельную оси абсцисс, и на ней откладывают отрезок АВ, равный одному радиану (57,3 град.). Из точки В откладывают перпендикулярно вверх отрезок ВС, равный плечу lкр заданного кренящего момента. Абсцисса точки Е пересечения прямой АС с диаграммой динамической остойчивости определяет искомый угол динамического крена тхэтаdуn.
Рис. (не приводится)
2.3. Обеспечение продольной устойчивости грузовых мест и штабелей структурообразующих грузов должно быть дополнительно проверено при расчетной амплитуде килевой качки конкретного судна или при условном расчетном статическом угле дифферента судна в 17 град. Такая проверка должна выполняться с учетом коэффициентов трения использованных материалов и с соблюдением баланса соответствующих моментов.
3. Если по результатам расчета по формуле п. 5.1 критерий несмещаемости оказывается меньше 1,0, то это свидетельствует о необходимости крепления, прочность которого с каждого борта определяется нагрузкой Q, тс, возникающей от превышения угла динамического крена над углом динамической устойчивости груза, и рассчитывается по формуле:
Q = n х p х (tgтхэтаdуn - tgтхэтаs), (п. 5.9)
где n - число грузовых мест, нуждающихся в креплении;
р - средняя масса грузового места, т.
Количество необходимых найтовов N определяется схемой их наложения и безопасной (максимальной) рабочей нагрузкой SWL или предельной нагрузкой BL (см. приложение N 6 к настоящим Правилам).
При совпадении линии найтова с направлением действия нагрузки количество N необходимых найтовов на каждую закрепляемую часть груза определяется схемой их установки и их безопасной (максимальной) рабочей нагрузкой SWL, если груз уложен в грузовых помещениях, или их разрывной нагрузкой BL, если груз размещается на верхней палубе и крышках люков, по формуле:
N = Q / SWL (BL). (п. 5.10)
