Максимальная осадка кораблей. Инспекционная компания, Сюрвейерская компания. Сюрвейер Тольятти, Отбор проб, survey, Драфт-сюрвей, Контроль качества Екатеринбург, Аварийный комиссар. Определим отстояние ЦВ от ОЛ

Методика определения веса груза на борту судна методом драфт-сюрвея

После получения судном свободной практики на борт прибывает сюрвейер для проведения драфт-сюрвея.

Целью драфт-сюрвея является определение веса груза на борту судна. Измеряя осадку, используя грузовую документацию судна и информацию по вычислению погруженного объема судна, используя плотность воды, в которой находится судно, сюрвейер может подсчитать вес судна. Из этого общего количества он вычитает вес судна и прочие веса на борту судна, которые не являются весом груза, разница составит вес груза (см. приложенные бланки 1, 2, 3, 4) . Однако на практике надо учесть, что корабль гибок и не находится в состоянии покоя, информация строителей судна о судне варьирует. Очень трудно точно снять осадки, узнать фактический вес балласта.

Время на проведение драфт-сюрвея будет зависить от многих факторов: размеров судна, количества балласта, количества танков, состояния судна. Обычная практика – присутствие сюрвейера от начала до окончания грузовых операций. На больших судах для производства драфт-сюрвея необходимо два сюрвейера.

На точность измерений при драфт-сюрвее влияет обстановка на судне и ограниченность во времени. Незначительные ошибки не повлекут за собой ощутимый ущерб, если судно имеет небольшие габариты. Однако, при перевозке больших партий ценных грузов, 1 % от массы этого груза представляет крупную сумму денег. Сюрвейер должен доказать, что он приложил все усилия для проведения максимально точных измерений, используя стандартные методы. Сюрвейер должен быть уверен в том что делает, и быть в состоянии, насколько это возможно, доказать свою правоту.

1.0. Определение массы груза по осадке судна.

1.1. Снятие осадок судна.

Осадка судна (Т) - глубина, на которую погружен в воду корпус судна. Для снятия значений осадок на носовом и кормовом перпендикулярах (форштевне и ахтерштевне соответственно) с обоих бортов наносятся марки углублений. Марки углублений наносятся также с обоих бортов посередине (на миделе) судна для снятия осадок на миделе.

Марки углублений могут быть обозначены арабскими цифрами и представлены в метрической системе измерения (метры, сантиметры - приложение 1) , а также арабскими или римскими цифрами - английская система измерения (футы, дюймы - приложение 2) .

При метрической системе измерения осадки высота каждой цифры равна 10,0 см, расстояние между цифрами по вертикали также равно 10,0 см, толщина цифры на морских судах 2,0 см, на речных 1,5 см. При английской системе измерения осадки высота каждой цифры равна 1/2 фута (6 дюймов), расстояние между цифрами по вертикали также равно 1/2 фута, толщина цифры 1” (дюйм).

Линия соприкосновения корпуса судна с водой (фактическая ватерлиния) в местах пересечения марок углубления в носовой части судна дает осадку носовой части (Тн), в середине судна – осадку на миделе (Тм), в кормовой части – осадку кормовой части (Тк).

Снятие осадок производится с обоих бортов судна с максимально возможной точностью с причала и/или катера.

При волнении моря необходимо определить среднюю величину амплитуды омывания водой каждой марки углубления, которая и будет являться фактической осадкой судна в данном месте (рис. 1.) :

Фактическая осадка (рис. 1.) составляет: (22’07” + 20’06”) / 2 = 21’06,5”. При невозможности снятия осадки с обоих бортов осадка снимается с марок углубления в носовой части, на миделе и в кормовой части с одного борта.

Для полученных значений осадок рассчитывается средняя осадка (формуле 1) :

где T’ - усредненная осадка, м;

Т - осадка, снятая в носовой, кормовой частях и на миделе, м;

В - поперечное расстояние между марками углубления правого и левого бортов, м;

q - угол крена (снимается с кренометра, находящегося на ходовом мостике судна) бортов судна с максимально возможной точностью с причала, °

(1° крена примерно равен ширине судна).

Знак поправки отрицателен, если крен в сторону наблюдаемого борта, и положителен при противоположном направлении крена. Расчет средней осадки в носовой, кормовой частях и на миделе производится раздельно.

Осадка на миделе может быть определена путем измерения высоты надводного борта от линии главной палубы до зеркала воды, которая затем вычитается из высоты от киля до главной палубы (рис. 2.) :

Определение осадки на миделе

Обозначения к рис. 2. :

1 - линия главной палубы;

2 - ватерлиния;

3 - высота надводного борта до ватерлинии;

4 - осадка до ватерлинии;

5 - осадка до летней грузовой марки;

6 - летний надводный борт;

7 (Н) - высота от киля до главной палубы;

8 - линия киля.

1. 2. Определение средней из средних расчетной осадки, учитывающей поправки к осадке в носовой и кормовой частях судна, а также дифферент и деформацию судна.

Замеры осадки в носовой части судна фиксируются по маркам углублений, нанесенным на форштевне, а не по носовому перпендикуляру, являющемуся расчетной линией. Вследствие этого и появляется ошибка, которая исключается введением поправки (см. рис. 3., формула 5) :

Введение поправки к осадке в носовой и кормовой частях судна и миделе

f - расстояние от форштевня до носового перпендикуляра, м;

LBM = LBP – (f + a) - дифферент - разность осадки судна в носовой и кормовой частях, м;

LBP - расстояние между перпендикулярами, проходящими через точки пересечения грузовой ватерлинии с передней кромкой форштевня и осью баллера руля (расстояние между носовым и кормовым перпендикулярами), м.

При дифференте судна замеры осадки кормовой части судна фиксируются по маркам углублений на ахтерштевне, а не по кормовому перпендикуляру, следовательно, такую же поправку необходимо вводить и для осадки, снятой в кормовой части (формула 6) :

а - расстояние от марок углубления до кормового перпендикуляра, м.

Расстояния а и f могут быть определены с помощью масштабного чертежа судна или чертежа продольного разреза судна.

В большинстве случаев на современных судах имеются таблицы или графики зависимости величины поправок от дифферента.

Осадки носовой и кормовой частей судна с учетом поправок на отклонение штевней рассчитываются по формулам 7, 8 :

Средняя осадка между носовой и кормовой частью судна определяется по формуле 9 :

Поправка к осадке на миделе вводится в случае, если при снятии осадки на миделе шкала углубления смещена в носовую или кормовую часть судна от круга плимсоля (формула 10) :

где диф.’ - дифферент, определенный после введения поправок к осадкам носовой и кормовой частей судна;

m - расстояние от круга плимсоля до марки углубления на миделе, м.

Знак поправки отрицательный при смещении марки углублений в кормовую и положительный при смещении мерки углублений в носовую часть от круга плимсоля.

Осадки на миделе с учетом поправки рассчитываются по формуле 11:

Усредненная осадка рассчитывается по формуле 12 :

Средняя из средних расчетная осадка, учитывающая деформацию судна (изгиб-прогиб), определяется по формуле 13, 14, 14 А :

1. 3. Определение водоизмещения судна.

Весовое водоизмещение – масса судна, равная массе воды, вытесняемой судном. Поскольку водоизмещение судна изменяется в зависимости от степени его загрузки, любому значению осадки (углублению корпуса судна в воду) соответствует определенное водоизмещение.

Полная грузоподъемность судна – дедвейт – определяется следующим образом (формула 15, 16) :

Если принять массу судовых запасов и массу “мертвого” груза неизменными, то масса груза будет равна разнице между дедвейтом судна с грузом (ДВТг) и дедвейта судна до погрузки / после выгрузки (ДВТ0). Определенное таким образом количество груза необходимо уточнить с учетом изменения массы судовых запасов за время производства грузовых операций.

В состав судовых запасов входят:

масса топлива и смазочных масел;
масса питьевой и технической пресной воды;
масса судовых запасов провизии и снабжения (краски, запчасти, т.д.) ;
масса судового экипажа с багажом из расчета 1 т багажа на 12 человек.

В состав “мертвого” груза входят масса неоткаченного балласта, остатки воды в танках и т.д.

Водоизмещение судна определяется по грузовой шкале (приложение 3), которая представляет собой чертеж-таблицу, состоящую из ряда шкал с делениями:

шкала дедвейта, т;
шкала водоизмещения, т;
шкала осадки, м и/или футы;
шкала моментов дифферента, тм/см;
шкала числа тонн на 1 см осадки показывает для конкретной осадки количество груза, которое нужно снять или погрузить для изменения осадки судна на 1 см (может быть выражена в тоннах на дюйм);
шкала величины надводного борта, м и/или футы.

При пользовании грузовой шкалой определять значения водоизмещения и дедвейта надо по шкале для пресной воды (g = 1,000), если судно находится в пресной воде, и по шкале для морской воды (g = 1,025), если судно находится в морской воде. Значение показателя числа тонн на 1 см осадки надо снимать с грузовой шкалы только в районе найденной средней осадки.

Водоизмещение (D) определяется до и после погрузки (разгрузки) судна по средней средней расчетной осадке по грузовой шкале, гидростатической таблице (приложение 4) или гидростатической кривой (приложение 5). Обычно водоизмещение указывается для морской воды (r = 1,025 т/м3).

1. 4. Поправки на дифферент судна.

Грузовые гидростатические таблицы или гидростатические кривые, в которых дано водоизмещение при разной осадке, рассчитаны для судна на ровном киле. Истинное водоизмещение судна, имеющего дифферент в кормовую или носовую часть, отличается от водоизмещения, приведенного в грузовой шкале или таблице, следовательно, должны быть применены поправки на дифферент (формулы 18, 19 - если расчеты проводятся в метрической системе; формулы 20, 21 - если расчеты проводятся в английской системе) :

Для этого следует сначала к величине осадки прибавить 50 см (6 дюймов) и снять значение из гидростатических таблиц дифферентирующего момента, а затем вычесть из нее 50 см (6 дюймов) и по этим данным определить значение дифферентующих моментов. Разность между дифферентующими моментами и составит данную величину.

Знак первой поправки получается алгебраически (табл. 1):

Знак второй поправки положительный. Общая поправка на дифферент выражается формулой 22:

Водоизмещение, скорректированное на дифферент, определяется по формуле 23 :

1. 5. Поправка на плотность морской воды.

В тех случаях, когда фактическая плотность воды отличается от принятой (r = 1,025 т/м3), необходимо к откорректированному на дифферент водоизмещению ввести поправку на плотность, замеренную ареометром, гидрометром либо принятую по данным метеослужбы порта.

Отбор образцов морской воды для определения фактической плотности необходимо производить на глубине, соответствующей примерно половине осадки судна и примерно на середине судна. Чтобы получить более точные данные, можно взять образцы также около носовой и кормовой частей судна.

Если при определении плотности воды используется ариометр (гидрометр), калиброванный при температуре 15°С, то фактическая плотность определяется по нижеприведенной табл. 2 по замеренной плотности и фактической температуре воды.

Поправка на плотность воды определяется по формуле 24, 24 А :

Водоизмещение с учетом поправки на плотность морской воды определяется по формуле 25 :

2.0. Определение массы судовых запасов.

До и после погрузки (разгрузки) судна необходимо определить количество переменных запасов, которое необходимо вычесть из водоизмещения, как не относящееся к полезному грузу.

К переменным судовым запасам относятся:

топливо (дизельное, мазут) ;
смазочное масло;
пресная вода (питьевая, техническая) ;
балластная вода.

Для определения массы переменных запасов сразу после снятия осадки судна следует проверить все судовые емкости.

Определение количества пресной воды и балласта.

На судне пресная вода может храниться в камбузных и санитарных цистернах, в форпиковой и ахтерпиковой цистернах, в диптанках и днищевых цистернах (котельная вода).

Днищевая часть судна состоит из двойного дна, в котором размещаются междудонные цистерны, предназначенные для балласта. Междудонные цистерны проходят либо по всей ширине судна, либо разделены по оси судна на две симметричные цистерны. Часто междудонные цистерны отделяют друг от друга специальными цистернами, служащими для обеспечения безопасности судна на случай пробоины.

Уровень воды в цистернах замеряется с помощью измерительной ленты (рулетки) через замерные трубки. После определения уровня воды по калибровочным таблицам , имеющимся на судне, определяется количество воды в тоннах или кубических метрах. Если количество воды приводится в единицах объема, то его переводят в тонны, умножая объем на плотность при данной температуре. Измерение количества воды при значительном дифференте требует введения поправки на дифферент по калибровочным таблицам или по расчетам поправки на дифферент методом расчета “клина” (приложение 6) .

Вода на судне может находиться также в льялах (водосборниках корабельных стоков), расположенных вдоль бортов. Перед измерением осадки сточные цистерны должны быть опорожнены.

Определение количества топлива и смазочных масел.

Топливо (дизельное, мазут) находится в днищевых, расходных и отстойных цистернах, а также в диптанках. В машинном отделении находятся небольшие цистерны смазочного масла. Ответственность за измерения количества топлива и смазочного масла несет старший механик, у которого имеются калибровочные таблицы, составленные в тоннах либо в кубических метрах. Данные замеров и расчетов всех запасов сводятся в табл. 3, 3а.

3.0. Время, необходимое для проведения драфт сюрвея.

Для проведения драфт сюрвея на небольшом стандартном судне и получения результативных показателей квалифицированному сюрвейеру потребуется около получаса. Если же это судно больших габаритов, перевозящее навалочные грузы и прибывшее в балласте, для его обработки понадобится не менее четырех часов при участии не менее двух сюрвейеров. Размеры большинства судов средние, их можно поставить между двумя приведенными выше примерами. Многое также зависит от типа судна и участия экипажа.

Существует огромная разница в затратах времени и усилий, необходимых для проведения начального, конечного драфт сюрвея и определения массы груза. Во время начального и конечного драфт сюрвея (до и после погрузки) проводится измерение всех переменных величин - осадки, переменные судовые запасы (балластная и пресная вода, топливо, смазочные материалы, т.д.). Считается, что такой метод помогает исключить ошибки, которые могли возникнуть при определении массы судна порожнем и массы судовых запасов, и дает более точный результат. Замеры балластных танков и снятие осадок проводятся по прибытии судна в порт и по окончании погрузки.

Более простой метод - сюрвей на дедвейт. Он включает в себя измерения осадки и переменных величин только когда судно уже полностью загружено. Он используется в том случае, если судно постоянно осуществляет перевозки определенного рода груза по определенному маршруту, все его переменные величины известны и точно рассчитана корабельная постоянная (константа). Этот метод имеет некоторые другие преимущества помимо экономии времени. Поскольку измерения проводятся при загруженном судне, возможно избежать отклонений, возникающих при измерениях, проводимых на судне с большим дифферентом.

4.0. Точность измерений.

Опытный сюрвейер, работающий в идеальных условиях, проведет измерения с точностью до ± 0,1 - 0,3 % на крупногабаритном судне и с точностью до ± 0,4 - 0,7% на небольшом судне. Если реально смотреть на вещи, идеальные условия для работы практически невозможно обеспечить. Поэтому измерения проводятся с точностью до 0,5% от общей массы груза.

При недостаточно качественных приборах, используемых для снятия замеров, точность измерений будет колебаться в пределах 1%. Ошибки техники могут остаться незамеченными для сюрвейера, а тем более для его работодателя, не имеющего представления о принципе работы данного метода. Даже при использовании самой лучшей техники неблагоприятные погодные условия и отсутствие помощи экипажа может повлиять на точность измерений до 0,5%. Поскольку снятые замеры представляют собой лишь начальную информацию, неточные замеры повлекут за собой ошибки в дальнейших расчетах. Разногласия работы сюрвейера и экипажа, ее несогласованность будут также сказываться на течении драфт сюрвея, как то:

пересчет экипажем массы балласта и топлива во время сюрвея;
блокировка мерительных трубок;
изменение документов;
создание других препятствий нормальной работе сюрвейера.

Казалось бы, такие незначительные вещи, происходящие при снятии осадок, как открытие или закрытие трюмов, колебания, вызванные перемещением кранов, могут повлечь за собой существенное изменение дифферента и осадок.

Единственная защита сюрвейера - внимание к мельчайшим деталям, а также ловкость, приобретенная вместе с морским опытом. Подробное изучение планов судна также часто выявляет неточности и ошибки, но так как не каждый план может в точности соответствовать данному судну, делать на основе этого какие-то заключения нужно очень осторожно.

5.0. Осадка.

Первый шаг драфт сюрвея - снятие осадок. Осадка снимется в носовой, кормовой части и на миделе с обоих бортов судна (шесть значений). Сюрвейер должен находиться как можно ближе к воде для снятия более точных показателей осадки. При обработке крупногабаритных судов обязательно использование лодки для снятия осадок с морской стороны. Попытка снятия показателей осадки крупного балкера в балласте с трапа может привести к ошибке до 100 т.

Важно обратить внимание на четкость грузовых марок. На некоторых морских судах грузовые марки нанесены арабскими цифрами (метрическая система измерения) на одном борту и римскими цифрами (английская система измерения - футы) на другом. В этом случае по окончании снятия осадок следует перевести все показания в какую-то одну систему.

Затрудняют снятие осадки колебания воды. Используются специальные мерительные трубки. Внутрь узкой стеклянной трубки проходит вода и, дойдя до определенного уровня, останавливается. Затем по грузовой шкале снимаются показания.

Другой способ снятия осадок с морской стороны - измерение крена судна (если он имеется) специальным прибором - кренометром. Далее с помощью простой тригонометрии высчитываются осадки. Однако точные кренометры - большая редкость, поэтому такой метод применим лишь в совокупности с другим для дальнейшего сопоставления полученных показателей.

Отчет по драфт сюрвею обязательно должен содержать описание погодных условий во время сюрвея. В экстренных случаях лучше отложить проведение сюрвея из-за плохих погодных условий.

Течения и мелководье также затрудняют снятие осадки, значительно меняя ее значения. Если судно движется относительно воды, особенно при наличии небольшого клиренса под килем (расстояние между корпусом судна и грунтом), оно больше погрузиться в воду, увеличив осадку в результате “эффекта присасывания” и изменив дифферент. Экспериментально установлено, что влияние скорости течения до четырех узлов на изменение осадки и дифферента незначительно. Если же скорость течения составляет четыре узла и более, осадка может увеличиться до 6 см в зависимости от формы судна.

Течение представляет действительную проблему для речных причалов. Теоретическая и практическая работа, проведенная для расчета “эффекта присасывания”, недостаточна. Поэтому для сюрвейера существует единственный выбор - полагаться на свой профессиональный опыт.

При ярком солнце и низкой температуре воды прослеживается тенденция судов к выгибу корпуса. Палуба расширяется, а днище судна нет, что приводит к выгибу корпуса судна. Выход из такого положения - специальные методы корректировки помогут избежать ошибок в расчетах.

6.0. Плотность.

Следующий шаг драфт сюрвея после снятия осадок - измерение плотности воды, в которой находится судно. Измерить плотность воды важно сразу по окончании снятия осадок, поскольку она может изменится с приливом, а также с изменением температуры воды. Само понятие “плотность” часто неправильно воспринимается - речь идет о соотношении массы и объема.

Все ошибки при определении плотности воды являются следствием недостаточной практики и непонимания соотношений между различными плотностями. Типичные ошибки следующие:

неправильное взятие проб воды;
пренебрежение использованием поправок на температуру воды;
использование особенных показателей тяжести (плотности) в вакууме вместо использования показателей массы в воздухе.

Оптимальным вариантом определения плотности воды является снятие проб трижды на разной глубине в носовой, кормовой части и на миделе (9 значений). Количество проб может быть меньшим, если судно небольшое или если практика доказывает, что для данного причала плотность воды является постоянной величиной на определенной глубине. Всего должно быть взято проб воды не менее, чем на литр. Затем вода помещается в специальный прозрачный сосуд для тестирования. Это должно быть сделано немедленно, пока сохраняется температура забортной воды.

Нет надобности измерять температуру воды при использовании стеклянного гидрометра. Важно определить значения плотности воды на момент осуществления драфт сюрвея. Применение поправок к плотности, измеренной с помощью гидрометра, приводит к искажению полученных значений. С изменением температуры корпус судна будет расширяться и сжиматься, те же изменения будут происходить и с гидрометром - поэтому вводить поправки к плотности не надо.

Сюрвейер должен убедиться в том, что основание гидрометра и поверхность воды не загрязнены маслом или смазочным веществом. Затем опустить прибор в воду и зафиксировать значение пересечения уровня воды и шкалы прибора. Важно, чтобы глаза находились напротив прибора, а не под углом. Гидрометр должен быть предназначен специально для морской воды.

Значения плотности будут находиться в пределах 0,993 - 1,035 т/м3. Для снятия замеров необходим гидрометр, способный замерить массу в воздухе (очевидная плотность), массу в вакууме (действительная плотность) и особенный показатель тяжести (относительная плотность). Сюрвейеру необходимо определить массу груза в воздухе, поскольку это общепринятая коммерческая масса. Поэтому в расчетах он должен использовать очевидную плотность или массу единицы объема в воздухе.

Единицы измерения обычно кг/л. Если гидрометр предназначен для измерения массы в вакууме или снятия показателя тяжести, применяется поправка 0,0011 гм/мл ее надо вычесть из полученного значения плотности для получения значения массы в воздухе.

Подытоживая, выделим главное для сюрвейера при определении плотности воды:

взять нужное количество проб;
использовать точный гидрометр;
не применять поправок к температуре;
определить массу единицы объема в воздухе, кг/л.

7.0. Массы, которые необходимо определить.

После того, как определены значения осадок и плотности воды, устанавливаются значения всех масс, которые затем будет необходимо вычесть из водоизмещения для определения массы груза. Определяется масса судна порожнем, количество балласта, судовых запасов, а также значение корабельной постоянной или судовой константы. На небольшом судне с этой задачей справиться один сюрвейер. Если же это очень крупное судно, ожидающее погрузки или готовящееся к уходу в рейс, сюрвейеру потребуется помощник. В то время как первый будет определять значения осадок и плотности воды, второй будет заниматься обмером судовых танков.

Масса судна порожнем.

Значение массы судна порожнем принимается на веру по информации судна. Если во время начального и конечного драфт сюрвея использовалось одно и то же ошибочное значение массы судна порожнем, это не повлечет за собой ошибку. Если же на начальном драфт сюрвее использовалось одно значение, а на конечном другое, это приведет к ошибке. При проведении сюрвея на дедвейт любая ошибка в определении массы судна порожнем приведет к ошибочному значению массы груза.

Балласт.

Определение количества балласта представляет собой наибольший объем работ. Сюрвейер должен произвести замеры всех балластных танков и определить количество балласта в них. Для этого лучше всего использовать рулетку из стали с маркирующей воду пастой.

Идеально, чтобы судно не имело крена, было на ровном киле, но на практике этого добиться почти невозможно. Крен может быть откорректирован перемещением балласта из одних танков в другие. Однако эта операция займет много времени и может повлечь за собой проблемы, связанные с перекачкой балласта во время сюрвея, что повлияет на его точность. Вводить поправку на крен для каждого балластного танка также трудоемкая операция, которая не потребуется если крен небольшой.

Судно, находящееся в балласте, всегда имеет большой дифферент на корму. Некоторые суда снабжены соответствующими таблицами для корректировки дифферента при проведении расчетов в балластных танках, некоторые - нет. Чтобы избежать расчета поправок на дифферент, многие сюрвейеры настаивают на том, чтобы балластные танки были либо пустые, либо полные во время сюрвея. Сюрвейер, удостоверившись, что часть балластных танков заполнена, проводит замеры оставшихся пустых танков. Эта процедура не займет много времени, она приемлема для небольших танков судов, не имеющих слишком большой дифферент.

Измерения, проводимые в полных балластных танках судна, имеющего большой дифферент, будут представлять собой источник ошибок. Более точными будут измерения в пустых танках, однако остается вероятность существования остатков балластной воды в танках, количество которой невозможно определить.

Измерение балластных трюмов - сложная операция и также является источником возможных ошибок. Трюм должен быть пустым и сухим перед проведением начального драфт сюрвея. Если это невозможно, сюрвейер должен замерить пустоты в разных частях трюма для получения правильного значения глубины, с которым он войдет в калибровочные таблицы.

Осуществив необходимые измерения и получив значения глубины воды в танках, сюрвейер с помощью калибровочных таблиц или путем расчетов переводит эти значения в м. Зная плотность воды в каждом танке, которую он также должен был определить, сюрвейер устанавливает количество воды в танках. Однако определить плотность воды в балластном танке сложно, а верить утверждениям старшего помощника о том, что балласт был принят на борт в открытом море, не достаточно. Ошибка в значении плотности балластной воды для крупных судов может повлечь за собой изменение массы груза до 150 т и более.

Таким образом, сюрвейер должен любым доступным способом взять пробы воды из всех или из нескольких балластных танков и определить ее плотность с помощью того же гидрометра, которым он измерял плотность забортной воды.

Подытоживая, выделим главное для сюрвейера, определяющего количество балласта на борту судна:

внимательно ознакомиться с планами расположения балластных танков;
произвести замеры балластных танков, используя рулетку из стали с маркирующей воду пастой;
определить плотность воды в каждом танке;
рассчитать объем, занимаемый водой в каждом танке, применяя необходимые поправки на крен и дифферент;
определить количество балластной воды в каждом танке с помощью произведения объема и плотности.

Пресная вода.

Количество пресной воды определяется аналогично количеству балласта. Это менее трудоемкая работа, танков для пресной воды меньше и обычно не требуется определять плотность воды.

Тяжелое и дизельное топливо, смазочные масла.

Если во время стоянки в порту судно не принимало на борт топливо, сюрвейер использует в расчетах величину топлива и смазочных масел, указанную в сертификате качества топлива (Bunker Receipt - см. табл. 3 ). Если судно между начальным и конечным драфт сюрвеем принимало на борт топливо или если проводится сюрвей на дедвейт, сюрвейер должен произвести замеры топливных танков и определить количество топлива и смазочных масел расчетным путем. Расчеты и корректировка на крен и дифферент производятся как для балластных танков. Для топлива и смазочных масел обычно используются значения плотности при 15°С. Для замеров топливных танков целесообразнее было бы использовать специальный гидрометр для топлива, определяющий точное значение плотности. Однако такие гидрометры не используются, поскольку количество топлива и масла не велико, и вероятность ошибки также очень мала. Необходимо помнить, что охлажденное топливо или масло очень медленно перемещается, поэтому если произошло изменение дифферента, можно потратить какое-то время для определения точной глубины жидкости в танке. Замеры пустот в танке в данном случае дадут более точный результат.

Запасы и судовая константа.

Судовая константа вопреки названию величина непостоянная. Она представляет собой разность чистого водоизмещения и величины всех переменных запасов судна (балласт, пресная вода, топливо и смазочные материалы, отстойная вода, т.д.).

Константа включает в себя экипаж судовые запасы, краску, оставшуюся грязь в танках, незначительные расхождения в отметках грузовых марок, неточность определения массы судна порожнем.

Во время начального драфт сюрвея, проводимого на судне в балласте, сюрвейер определяет константу расчетным путем. Для небольшого балкера нормальное значение константы составляет около 250 т. Суда более старой постройки имеют константу большую, чем суда новой постройки. Значение константы будет колебаться с изменением на борту количества закрепляющих материалов, запасов, а также при появлении льда и снега на палубе. За счет этих неопределимых расчетным путем факторов масса судна порожнем может измениться на 60 т.

В некоторых случаях сюрвейер получает отрицательную константу. Обычно это признак ошибки. Однако если после проведения повторных измерений и расчетов константа осталась отрицательной, следует использовать это значение.

Отрицательная константа может получиться по следующим причинам:

Смещение грузовой шкалы.
Некоторые суда используют калибровочные таблицы для балластных танков и данные по корпусу судна, разработанные для другого судна этого же типа. Однотипные суда немного отличаются друг от друга, однако таблицы используются одни и те же.
На некоторых судах причиной значительных ошибок является дифферент, гораздо больший допустимого. Такие суда - своеобразный бич для драфт сюрвейеров. Если старший помощник не сможет предоставить значения константы по предыдущим рейсам в случае получения теоретически недопустимого результата, точность результатов данного драфт сюрвея будет сомнительной.

При проведении сюрвея на дедвейт значение судовой константы сюрвейер либо определяет приблизительно, либо принимает ее значение на веру по информации судна. Отклонение константы от ее действительного значения означает такое же отклонение количества груза от действительного его количества на борту.

Сюрвей на дедвейт часто является более точным, чем полный драфт сюрвей, так как здесь есть возможность избежать ошибок начального драфт сюрвея, связанных с большим дифферентом судна. Замеры осуществляются на загруженном судне, все расчеты проводятся как для судна на ровном киле, что позволяет избежать многих ошибок.

Если судно регулярно обрабатывается, полезно сравнить значения константы за несколько рейсов и определить значение, с которым сюрвей был наиболее точным.

Размеры любого судна, в том числе и такого малого, как яхта, характеризуется совокупностью его основных размерений. К ним относятся длина и ширина корпуса, высота бортов и осадка судна. От данных показателей, а также от их пропорционального соотношения во многом зависит его мореходные качества – прежде всего остойчивость и максимальная . В данной статье рассмотрим такое понятие, как , как её рассчитать и от каких факторов зависит выбор осадки лодки.

Понятие «осадка судна»

В кораблестроении термином «осадка» обозначают показатель глубины погружения корпуса корабля в воду. В общепринятом смысле осадка – это расстояние от водной поверхности до самой нижней точки днища судна. Однако, в мореходном деле используется несколько разновидностей понятия «осадка»:

Проектная. Представляет собой расчетную осадку, измеренную на ½ длины корпуса судна, и характеризующую расстояние от ватерлинии судна до крайней точки киля. Данный показатель, измеренный по мидель-шпангоуту, в проектно-технической документации, согласно принятым международным стандартам, обозначается латинской буквой «Т».
Носовая осадка – показывает глубину погружения носовой части судна. Для её определения на носу крупных судов наносят специальную разметку – носовую марку.
Кормовая осадка – нижняя точка погружения кормы в воду. Определяется при помощи нанесённой на корму разметки – кормовой марки.
Средняя осадка судна является средним арифметическим вычислением глубины погружения судна в воду. Измеряется по формуле: Тср. = (кормовая осадка + носовая осадка) умноженные на ½.

Глубина осадки судна зависит от нескольких факторов:

Массы судна. Согласно законам физики, чем больше масса корабля, тем глубже он будет погружаться в воду.
Длины и ширины корпуса. При одинаковой массе меньшую осадку будет иметь судно с более широким и длинным корпусом. Это связано с большей выталкивающей силой воды, действующей на корпус корабля с увеличенной площадью днища.
Конструктивных особенностей корпуса. В первую очередь, здесь подразумевается размер киля. А для малых судов – его наличие или отсутствие.

Соответственно, есть величина переменная. Так, показатель максимальной осадки судна зависит от его загрузки: при полной загрузке она будет больше, чем у порожнего судна.

Определение осадки судна

Поскольку является весьма важным показателем, капитану корабля необходимо знать величину осадки в каждый конкретный момент времени. Особенно актуальным это становится при подходе к побережью, входе в порты, проходе каналов и прочих мелководных мест. Неправильный расчет осадки судна в подобной ситуации может привести к катастрофе – посадке корабля на мель со всеми вытекающими отсюда неприятными последствиями.

На больших кораблях, для визуального определения величины погружения корпуса в воду, по обеим сторонам носа и кормы наносят специальные метки. Они идут от нижней точки киля и до главной ватерлинии. Общепринятым в морском флоте считается цена одного деления разметки в 1/10 метра. Однако, в странах с англо-саксонской морской традицией используются обозначения в виде футов и дюймов, где одно деление равно одному футу (примерно 30,5 см). Для простоты различия, метки, нанесённые по метрической системе, нумеруются арабскими цифрами, а по англосаксонской системе – римскими.

Определение осадки судна входит в обязанность помощника капитана либо самого корабля. Определяется она несколькими способами:

По специальной диаграмме, называемой «грузовой размер». В ходе исчислений выводится грузовая шкала, которая является основным грузовым документом судов.
По показателям кормовой (Тк) и носовой (Тн) осадок находится средняя осадка судна (Тср): Тк х Тн = Тср. Подобная формула справедлива для плавсредств с ровным килем, лишённым изгиба. Для кораблей с изогнутым килем, перед тем, как определить осадку судна, потребуется внести в данную формулу поправки в виде коэффициента изгиба киля. Этот показатель должен быть указан в технической документации корабля.

Соответственно, формула Т к х Т н = Т ср неприемлема и для большинства яхт и лодок, имеющих киль, а также швертботов из-за конструктивной особенности киля. Киль яхты и швертбота представляют собой не выступ в виде балки, проходящей от носа до кормы, а узкий «плавник», выступающий из днища по центру корпуса. В результате осадка килевой яхты по корме или по носу будет значительно, порой в разы, меньше осадки по мидель-шпангоуту.

Яхты с длинной килевой линией, конечно, также бывают, но они составляют лишь небольшую часть от общего числа. Подобная конструкция киля обычно используется на больших океанских мегаяхтах, приближающихся по своим размерам к большим морским судам, а также применялась на тяжёлых яхтах старой постройки.

Расчёт осадки яхты производится ещё на этапе её проектирования, и зависит от ряда показателей – её общей массы, водоизмещения, длины киля, формы обводов корпуса и так далее. Все эти показатели весьма скрупулёзно вычисляются конструкторами и вводятся в специальные формулы, позволяющие получить диаграммы осадки яхты в зависимости от её прочих метрических данных.

Выбор осадки судна

При постройке судна, в первую очередь учитываются условия, в которых оно будет эксплуатироваться. В полной мере это касается и такого показателя, как . Здесь перед конструкторами встаёт дилемма: с одной стороны, требуется сделать судно максимально вместительным и грузоподъёмным, а с другой – позволить ему беспрепятственно заходить в порты и проходить через каналы. От проектировщиков судов требуется найти ту «золотую середину», позволяющую сделать эксплуатацию судна максимально эффективной, с экономической точки зрения.

Например, для крупнотоннажного судна водоизмещением 150-250 тыс.т уменьшение осадки всего на полметра приводит к «потере» от 5 до 10 тыс.т его полезной нагрузки. В то же время — суда со слишком большой осадкой попросту не смогут проходить через такие значимые каналы, как Панамский и Суэцкий. Для примера, глубина фарватера Суэцкого канала составляет 20 м, а Панамского и того меньше – 12 м. Обход же судном Южной Америки и Африки, минуя перечисленные каналы, ставит под вопрос экономическую целесообразность повышение грузоподъёмности за счёт увеличенной осадки.

Конечно, в истории мирового кораблестроения имеются монстры, наподобие супертанкера «Яре Викинг» (длина – 458 м, осадка – ок. 25 м), газовоз «Прелюд», морской трубоукладчик «Пионер Спирит» (осадка – 27 м). Но они были построены для определённых целей, их эксплуатация не требует пересечения ими морских каналов и захода в мелководные порты. Так, супертанкер «Яре Викинг» был специально заказан для перевозки нефти из Персидского залива в Японию, а «Пионер Спирит» — для монтажа трубопроводов в открытом море.

От таких же критериев следует отталкиваться и при выборе яхты с различной осадкой. Выбирая парусник с полноценным килем, следует учитывать, что несмотря на отличную мореходность, на нём будет проблематично подойти к необорудованному побережью. Особенно это актуально для мелких акваторий, где уже за километр от побережья придётся высаживаться с килевой яхты и идти к берегу вброд. Под данное определение вполне подходит Финский залив, значительная часть Каспийского и Азовских морей.

Для плавания в мелких морях и вдоль побережья лучше выбрать швертбот с убирающимся килем. Однако, уходить на нём в открытое море, а тем более пытаться пересечь океан, крайне не рекомендуется. Связано это с гораздо худшими мореходными свойствами швертботов по сравнению с полноценными килевыми яхтами. Плоскодонные лодки имеют самую малую осадку из всех типов судов, поэтому отлично подходят для плавания по внутренним водам – рекам и небольшим озёрам. А вот хождение на плоскодонках по морям крайне опасно из-за их низкой остойчивости.

При движении судна по мелководью наблюдается увеличение осадки корпуса. Это явление называется просадкой .

Основной причиной возникновения просадки является уменьшение гидродинамических сил поддерживания корпуса судна вследствие увеличения скорости протекания потока между днищем судна и грунтом. Чем меньше расстояние от днища судна до дна и чем больше скорость движения судна, тем больше будет величина просадки (рис.8.3). Кроме того, скорость обтекания днища увеличивается и за счет работы движителей.

При малом запасе воды под днищем (когда < 1,2 ÷ 1,5) и движении судна с критической скоростью (V ) возможно не только касание грунта, но и кратковременное присасывание небольших судов ко дну.

Предположим, что при движении судна по глубокой воде (на рис.8.3 положение 1) поток встречной воды протекает под днищем корпуса со скоростью V о . При этом гидродинамическая сила поддержания судна Р о равномерно действует по всей площади днища и обеспечивает плавучесть судна с одинаковой осадкой носовой части и кормы (Т ко = Т но ). Когда судно начинает входить

Рис.8.3 Схема образования просадки судна.

на мелководье (положение П ), сопротивление воды в носовой части возрастает, а скорость протекания встречного потока под днищем V 1 увеличивается (V 1 > V о ). Вследствие этого гидродинамическая сила поддерживания корпуса Р 1 уменьшается и вызывает образование дифферента судна на корму (Т к1 > Т н1 ). При дальнейшем уменьшении запаса воды под корпусом движение судна (положение Ш ) сопровождается увеличением скорости протекания воды под днищем (V 2 > V 1 ) и уменьшением сил поддержания (Р 2 < Р 1 ). При этом дифферент судна на корму увеличивается (Т к2 > Т к1 ) и судно получает некоторое общее приращение осадки.

Дальнейшее движение судна в условиях минимальных глубин (положение 1V ) и с высокой скоростью характеризуется увеличением общего сопротивления воды движению судна R , образованием большой придонной волны у его кормы и максимальной общей просадкой судна. В этом случае общая осадка судна по миделю Т ср3 значительно превышает осадку судна при движении по глубокой воде Т ср0 .

Просадка ΔТ зависит от соотношения скорости V , осадки Т судна и глубины судового хода Н , а также от обводов корпуса судна. Она может быть определена методом натурных испытаний или расчетов.

Общее приращение осадки судна ΔТ (в м) при движении на мелководье рекомендуется определять для одиночных судов по формуле А.М.Полунина

ΔТ =(0,08 + 0,34 ) . (8.3)

V - скорость движения судна (состава), м/с;

Т – осадка, м;

h – глубина судового хода, м;

g – ускорение свободного падения тела, м/с 2 .

При отношении 1,4 приращение осадки удобно определять по формуле Г.И. Сухомела и В.М.Засса

ΔТ = mV 2 , (8.4)

где m – числовой коэффициент, зависящий от отношения длины судна L к ширине корпуса судна В (см.табл.8.1);

При переходе судна из глубоководного фарватера на мелководье возрастает волнообразование, увеличивается сопротивление и уменьшается скорость хода. На мелководье при достаточно большой скорости хода судно получит дифферент на корму, а около середины судна заметно понизится уровень воды- образуется большая впадина, где уменьшится сила поддержания. Поэтому судно может увеличить осадку по сравнению с осадкой на глубокой воде. Чем больше осадка судна, тем меньше зазор между корпусом и дном, а следовательно, относительно больше скорость потока воды под корпусом. Поэтому судно во время движения на мелководье будет подсасываться ко дну (как правило, кормой). Это явление особенно характерно для судов с плоскими днищами. Дополнительная осадка судна растет с увеличением скорости хода и может быть причиной повреждения корпуса или винтов при проходе через участок с малыми глубинами. Увеличение осадки во время движения по мелководью у некоторых типов судов доходит до 0,5 м .

В случае неожиданного подхода к мелкому месту носовая часть судна может резко «оттолкнуться» от него из-за внезапно возросшего сопротивления воды, а также потому, что перед носовой частью вода будет вытесняться на мелкое место, сталкивая судно на большую глубину.

Если судно идет по мелководью с переменной глубиной, то правильное направление движения судна приходится удерживать частым вращением штурвального колеса. Чем уже и мельче фарватер и чем быстрее движется судно, тем быстрее и беспорядочнее кормовые волны будут догонять судно, действуя на его корму неравномерно, то с одной, то с другой стороны. При этом все время меняется давление воды на перо руля. Описанные явления вызывают рыскливость судна, особенно при подходе о: глубокого места к мелкому. Это опаснее всего при расхождении со встречными судами, так как может вызвать постановку судна на мель, повреждение корпуса, столкновение судов.

Следовательно, на мелководном фарватере следует уменьшать ход, чтобы уменьшить дополнительную осадку и рыскливость судна и тем самым обеспечить большую безопасность движения и улучшить управляемость.

Глава XII . ВОЛНООБРАЗОВАНИЕ И ПРИСАСЫВАНИЕ ДВИЖУЩИХСЯ СУДОВ

ВОЛНООБРАЗОВАНИЕ

Судно при движении вытесняет воду, раздвигая ее перед собой. После прохода судна вода заполняет объем, освобождающийся за кормой. Преодолевая сопротивление воды, судно приводит ее частицы в колебательное движение, которое благодаря упругим свойствам поверхности воды распространяется в виде волн. Волнообразование различно и зависит в основном от размеров судна, обводов его корпуса, осадки, ширины и глубины фарватера. С ростом скорости движения судна размеры воли растут по закону квадрата скорости. На волнообразование, как уже говорилось, расходуется энергия движения.

С увеличением скорости движения водоизмещающегося судна уровень воды у носа заметно повышается, образуя систему носовых волн. Схема образования волн при движении водоизмещающегося небыстроходного судна на спокойной воде приведена на рис. 105. Вдоль бортов в средней части судна, следуемого в режиме плавания, уровень воды понижается, образуя впадину. В кормовой части судна уровень воды снова повышается, образуя систему кормовых волн.

Рис. 105. Схема образования волн при движении судна на спокойной воде А - носовые расходящиеся волны; Б - кормовые расходящиеся волны; В - кормовые поперечные волны

Носовые волны подразделяются на носовые расходящиеся и носовые поперечные волны.

Носовые расходящиеся волны, подобно усам, простираются от форштевня судна с обоих бортов. Фронт их расположен под углом около 40° к направлению движения, а середины находятся на прямых, составляющих угол около 20° с диаметральной плоскостью. Волны по длине являются короткими.

Носовые поперечные волны, перпендикулярные к направлению движения судна, зарождаются вместе с носовыми расходящимися волнами и распространяются между ними. Поперечные носовые волны движутся в направлении движения судна, постепенно увеличиваются по длине от носа к корме и уменьшаются по высоте.

Кормовые расходящиеся волны начинаются несколько впереди ахтерштевня с обоих бортов судна. Они меньше по размерам, чем носовые, и имеют такие же углы с направлением движения судна, как и носовые расходящиеся волны.

Кормовые поперечные или так называемые «спутные» волны начинаются там же, где и кормовые расходящиеся, но они более интенсивны, так как расположены за гребными винтами. По мере удаления от кормы, где они равны ширине судна, волны уменьшаются по высоте, но увеличиваются по длине.

С увеличением скорости движения увеличивается волнообразование. На мелководье длина расходящихся волн и угол между ними увеличивается и может составлять угол в 90° с диаметральной плоскостью судна. В зависимости от глубины фарватера с достижением судном определенной большой скорости расходящиеся волны совместно с поперечными волнами образуют мощную систему волн. Движущуюся вместе с судном в районе скулового образования или в районе кормы малых быстроходных судов и катеров волну называют одиночной волной или волной перемещения. Волна перемещения характерна для судов с тупыми скуловыми образованиями, а также буксирных судов, идущих без караванов.

Волнообразование зависит не только от скорости, но и от отношения между скоростью и длиной судна. Короткое судно вызывает большие волны при небольшой скорости, а длинному судну потребуется очень большая скорость, чтобы вызвать такие же волны. Между местами образования носовой и кормовой систем волн у оконечностей корпуса, в средней части бортов судна, образуются пониженные горизонты воды (впадина). По сравнению с нормальным горизонт воды во впадине понижается с увеличением волнообразования и уменьшением глубины фарватера. Таким образом, при движении судна полным ходом по всей длине корпуса располагаются три основные зоны влияния гидродинамических полей: две зоны повышенного давления, где действуют отталкивающие силы в носу и непосредственно около кормы, и зона пониженного давления по борту судна. Центром зоны пониженного давления у колесных судов являются впадины колес судна. У винтовых паротеплоходов зона пониженного давления несколько смещена к корме. Эта картина особенно хорошо видна при движении судна по фарватеру с малыми скоростями течения.

При проходе судна над мелью резко изменяется кормовая система волн, а первая поперечная волна увеличивается по высоте. Эта поперечная волна на мелководье называется придонной волной. Появление придонной волны за кормой судна сигнализирует о том, что глубина под килем судна уменьшается. Это используется для контроля правильности движения судна.

ПРИСАСЫВАНИЕ СУДОВ

В морской и особенно в речной практике известно много случаев столкновения судов при их расхождении на встрече или на обгоне при движении параллельными курсами на небольшом расстоянии друг от друга из-за увеличенной скорости и движения воды между их корпусами. В соответствии с уравнением Бернулли это увеличение скорости воды между судами ведет к уменьшению давления между ними по сравнению с давлением с наружных бортов. Возникает гидродинамическое притяжение судов на параллельных курсах, которое усиливается с ростом относительной скорости их движения. Такое явление называется присасыванием судов.

Присасывание судов возрастает с увеличением разницы в размерах корпуса и сильнее действует на судно меньшей массы.

Вероятность присасывания увеличивается с уменьшением расстояния между расходящимися судами и с увеличением их скорости. Присасывание зависит от формы судов. На рис. 106 показано взаимодействие между двумя одинаковыми судами, расходящимися на встречных курсах на близком расстоянии друг от друга. Оба судна одновинтовые, с винтами правого шага. Стрелками показано направление отклонения оконечностей судна в разных положениях судов по отношению одного к другому. В положении III на параллельных курсах совпадают гидродинамические поля со знаком минус, т. е. впадины, и суда могут присосаться друг к другу бортами. При этом у каждого из судов появляется крен в сторону другого судна.

Рис. 106. Взаимодействие между судами, расходящимися на близком расстоянии друг от друга. Стрелками показано направление оконечностей судна

Крен объясняется понижением уровня воды между бортами из-за увеличения скоростей течения в промежутке между двумя судами по сравнению со скоростями течения относительно внешних бортов судов, где уровень выше.

Кроме того, присасывание зависит от взаимодействия систем волн, образованных судами. Взаимодействие систем волн является также причиной возникновения сил притяжения между судами, расходящимися на значительном расстоянии друг от друга.

Присасывание меньшего судна к большему увеличивается, если меньшее судно войдет в волновую зону волнообразования большего судна. По мере сокращения расстояния взаимодействие между судами растет. Поэтому для предупреждения столкновения судов при обгоне обгоняющее судно должно идти как можно дальше от обгоняемого, по возможности вне зоны волнообразования обгоняемого судна, которое в свою очередь должно снизить скорость хода для уменьшения волнообразования.

Присасывание резко сказывается при обгоне одиночно идущим судном буксируемых составов, баржи которых неожиданно получают рыскливость (рис. 107). Действию присасывания судов особенно подвержены мелкие суда при расхождении, при обгоне и при встрече с судами большего водоизмещения (рис. 108). Столкновение от присасывания наблюдается из-за лихачества судоводителей маломерных судов, нарушения ими элементарных правил обгона и расхождения.

Основные правила обгона и расхождения следующие:

1) при обгоне и расхождении суда должны проходить возможно дальше друг от друга;

2) на узких фарватерах, на реках, в каналах расходящиеся суда должны снижать скорость до самой малой;

Рис 107. Действие идущего обгоняющего одиночного судна на буксирные суда: I - судно подходит к обгоняемым несамоходным судам; II - судно проходит мимо обгоняемых несамоходных судов

Рис. 108. Подсасывание малого судна к большому

3) при первом признаке присасывания между двумя примерно одинаковыми по величине судами следует остановить ход.

Надо помнить, что при присасывании судно плохо слушается руля, если даже руль положен на борт.

В случае столкновения катеров бортами могут быть не только повреждения корпуса, но и падение людей за борт из-за внезапного толчка, увечья державших на планшире руки, стоявших на обносе и т. д;

4) обгон маломерным судном судна более крупного по водоизмещению должен происходить так, чтобы обгоняющее меньшее судно выходило на обгон, т. е. траверз ахтерштевня обгоняемого судна вне зоны кормового волнообразования его. Категорически запрещается маломерным судам обгонять большие суда из-под кормы их. Это ведет не только к потере управления, но и к опрокидыванию малого судна кормовой системой волн, подсасыванию его при сходе с кормовой системы волн обгоняемого судна во впадину его и т. д.

На судно, отшвартованное у берега, действуют волны от судов, движущихся в непосредственной близости по рейду, реке или каналу. Под действием присасывания и набегающих волн, движущихся в непосредственной близости по рейду, реке или каналу. Под действием присасывания и набегающих волн движущихся судов отшвартованное судно испытывает колебания, из-за которых могут лопнуть швартовные концы, упасть трапы, различные грузы и механизмы. Поэтому идущие мимо суда должны уменьшать ход.

Целесообразно выходить на обгон меньшим судном большего, предварительно выйдя из зоны волнообразования обгоняемого судна на расстоянии не меньшем, чем одна длина корпуса обгоняемого судна при достаточной ширине фарватера.

Обгон и расхождение при встрече моторным лодкам и катерам на подводных крыльях рекомендуется производить на водоизмещающемся режиме.

Следует помнить, что, оканчивая обгон, нужно держаться как можно дальше от носовой части обгоняемого судна; невыполнение этой рекомендации влечет за собой попадание обгоняющего судна под форштевень большего обгоняемого судна. Это может стать причиной гибели не только маломерного судна на внутренних водных путях, но и причиной гибели больших морских судов, обгоняющих еще большие корабли.

Определение веса погруженного или выгруженного груза по осадке судна (Draught survey)

Общие положения.

Определение веса погруженного или выгруженного груза по осадке судна состоит из двух основных этапов: производства измерений и производства вычислений.

Производство измерений является основным источником ошибок, поэтому должно производиться с особой тщательностью и со всей возможной в данных условиях точностью. При производстве любых измерений полезно помнить некоторые положения теории измерений и ошибок.

В масштабах решаемой задачи приходится производить измерения:

осадок, как минимум, по 6 шкалам: нос, корма, мидель, все измерения должны быть сделаны с обоих бортов;
танков: балластных, питьевой воды, иногда топливных, отстойных и др.;
плотности воды: забортной, а иногда и балластной;
действующей высоты надводного борта для контроля расчетов осадки судна.

Следует сказать, что на этом пути существует целый ряд серьезных препятствий, которые приходится преодолевать сюрвейеру, иногда даже с риском для здоровья. К числу обстоятельств, могущих породить проблемы для успешного решения задачи определения веса груза по осадке судна, относятся:

нестабильность окружающей среды: ветер, волнение, атмосферные осадки, низкие температуры, лед, суточные колебания температуры, приливы и отливы, течения;
конструктивные особенности судна: высота надводного борта, устройство скуловых подзоров, наличие, состояние и места нанесения марок осадок, а также система единиц, в которой это выполнено (метрическая или империальная), наличие и состояние мерительных трубок танков, величина конструктивного дифферента и возможность его регулирования;
возраст судна: знание Vessel"s Experience Factora и Constant, наличие необходимой для расчетов документации и язык, на котором она представлена;
квалификация судового персонала, причастного к решаемой задаче, преодоление языкового барьера и готовность судового персонала к сотрудничеству;
техническая оснащенность сюрвейера: наличие средств транспорта, связи, компьютера с периферией, измерительных аксессуаров (ареометр, большая и малая рулетки, дистанционный электронный термометр, ручной электронный щуп-термометр, дистанционный электронный денсиметр, регулируемый пробоотборник, мощный фонарь), наличие плавсредств для контроля осадки судна с морской стороны.

Теоретическим обоснованием метода являются закон Архимеда и теория корабля. В конечном итоге количество погруженного или выгруженного груза определяется как разность водоизмещении в погруженном и выгруженном состоянии судна с учетом изменения запасов. Однако определение водоизмещения имеет особенности, с которыми не все специалисты знакомы, так как целый ряд понятий и закономерностей в отечественной литературе и учебниках либо отсутствует совсем, либо изложен очень сложно. Это, например, вопросы определения, средней осадки, компенсации прогиба или перегиба корпуса, поправок на дифферент и влияние крена судна.

Ввиду того, что сюрвейеру приходится иметь дело с самыми различными типами, размерами и национальной принадлежностью судов, необходимо знать и понимать систему обозначений и принципы представления информации в документах различных технических школ. В основном, приходится иметь дело с двумя типами обозначений и принципами расчета: бывшей советской (российской) и западной.

В западной системе обозначений и принципов расчета принята система знаков, при которой положение центра тяжести площади ватерлинии в нос от миделя считается отрицательным (-Fwd), а дифферент на корму считается положительным (+Aft), в отличие от отечественной, при которой все наоборот. На результаты конечных вычислений это никак не влияет, но это нужно знать, чтобы не ошибиться при расчетах, выбирая данные из судовых гидростатических таблиц.

Расчет средней осадки.

Измерение осадки производится в 6 точках с обоих бортов по носовой, кормовой и миделевой шкалам осадок. В метрической системе мер шкала осадок имеет дециметровую разбивку: высота цифр равна 10 см и промежуток между цифрами равен тоже 10 см. Рядом с цифрами может находиться шкала из горизонтальных рисок, нанесенных через 10, а иногда и через 5 см. Толщина рисок обычно 2 см, но на судах типа «река - море» может быть и 1 см. При этом рисковая шкала может быть расположена по отношению к цифровой на уровне либо верхней, либо нижней кромки (рис.3.1).

У горизонтальной черты диска Плимсоля, палубной линии и грузовых марок началом отсчета всегда является верхняя кромка. Может оказаться так, что на миделе шкала осадок отсутствует. В этом случае осадку на миделе получают путем измерения специальной стальной длинномерной рулеткой действующего надводного борта. Из официальных судовых документов выбирают надводный борт относительно летней марки и осадку по летнюю марку. Складывая эти две величины, получают высоту борта на миделе. Вычтя из нее измеренный действующий надводный борт, получают осадку на миделе. Эта операция производится с обоих бортов и затем усредняется. Аналогичный способ измерения осадки на корме может быть применен и при наличии шкалы осадок, например, когда высокий причал препятствует точному замеру осадки под малым углом зрения или в случае крутого кормового подзора. В последнем случае используется официальный чертеж судна, на котором измеряется высота борта в районе шпангоута, на котором расположена кормовая шкала осадок, через масштаб переводится в фактическую высоту борта, а затем производятся измерения рулеткой с обоих бортов, и по аналогии с операцией на миделе производится определение кормовой осадки.

После снятия осадок их необходимо исправить поправками на отстояние шкал осадок от перпендикуляров, так как осадки на перпендикулярах отличаются от осадок на шкалах (рис. 3.2, рис. 3.3).

Из чертежа видно, что значения величин поправок получаются из решения треугольников A=Tim 1 ;

Поправка A=Tim 1 /(LPB –A-B)

Носовая поправка = A x Tim 1 /(LPB –A-B)

Кормовая поправка = B x Tim 1 /(LPB –A-B)

Миделевая поправка = C x Tim 1 /(LPB)

А - отстояние носовой шкалы осадок от носового перпендикуляра (-aft);

В - отстояние кормовой шкалы осадок от кормового перпендикуляра (-aft);

С - отстояние миделевой шкалы осадок от центра Диска Плимсоля (-aft);

Tim 1 - дифферент по неисправленным поправками осадкам (+aft);

LBP - length between perpendiculars (длина между перпендикулярами).

Правило знаков

Если шкала осадок расположена в корму от перпендикуляра, то значения А, В и С будут отрицательными (принцип - aft). В западной системе знаков дифферент на корму считается положительным (в отечественной системе знаков наоборот - отрицательным). Знак поправки получается алгебраически.

Если рассматривать судно как неравномерно нагруженную балку, то, поскольку оно не является абсолютно жестким, будет иметь место изгиб в виде прогиба (hogging) или перегиба (sagging).

Формой прогиба или перегиба принято считать гиперболу. При этом разница между осадкой на миделе и средней осадкой носом и кормой может подчас достигать значительных величин - несколько десятков сантиметров. Помимо этого может иметь место и торсионный изгиб - вокруг оси X. Для того, чтобы при этих обстоятельствах получить значение средней осадки, по которой производятся расчеты, во всем мире принято пользоваться следующей формулой:

Mean of Means Draught (M/M) = (Mean Draught(M)) = 3 Middle Draught)/4

M/M = (F + A + 6Mid)/8, что одно и то же,

Mean Draught(M) = (F + A)/2;

F – осадка носом;

A – осадка кормой;

Middle Draught (Mid) – осадка на миделе.

После этого по осадке М/М из судовых гидростатических таблиц выбирается водоизмещение, соответствующее этой осадке, и вычисляются поправки на дифферент и на плотность воды. Особым случаем является определение М/М при наличии крена. Дело в том, что при крене только в районе цилиндрической части корпуса клин, вошедший в воду, равен клину, вышедшему из воды. В районе же оконечностей судна клин, вошедший в воду, будет больше клина, вышедшего из воды, и, следовательно, увеличится объем подводной части. Но, поскольку вес судна остался без изменений, судно несколько всплывает, т. е. уменьшается М/М и тем больше, чем больше крен. Для того, чтобы учесть эту погрешность, применяется эмпирическая формула:

Поправка = 4,6 – 6,0 (T 1 – T 2) х (D 1 – D 2)

T 1 ;T 2 – осадка пониженного и повышенного ботов соответственно в см;

D 1 ;D 2 – TPC (поправка на дифферент) для осадки пониженного и повышенного ботов соответственно.

Значение численного коэффициента в пределах указанных значений будет тем больше, чем острее обводы корпуса. Эта формула была получена путем компьютерных обсчетов различных судов и применяется при сколько-нибудь значительном крене (например, аварийном) на больших судах. При произвольном выборе численного коэффициента будет иметь место определенная погрешность, но она будет значительно меньше той, которая имеет место, если эта формула не применяется.

Расчет поправок на дифферент (1-я поправка на дифферент) .

Физический смысл 1-й поправки на дифферент (1 st Тrim Correction).

Согласно теореме Эйлера, всякое плавающее тело вращается вокруг оси, проходящей через центр тяжести площади водораздела. В случае для судна - это центр тяжести действующей ватерлинии. В западной литературе центр тяжести действующей ватерлинии называется Longitudinal Center of Flotation (LCF), рис. З.3.

Положение судна на ГВЛ (ровный киль),

Средняя осадка на миделе = ½ (A + F) = ½ (2a) = a

Положение судна на ВЛ 1 (LCF = 0),

Средняя осадка на миделе = ½((a + t) + (a - t)) = a

Положение судна на ВЛ 2 (LCF /= 0),

Средняя осадка на миделе = ½((a + t + b) + (a – t + b)) = a + b

b/ LCF = 2t / LCF; b = 2t x LCF / LCP,

где 2t – дифферент судна (Trim)

1 st Тrim Correction = b x TPC = Trim x LCF x TPC x 100 / LBP.

Из рис. 3.3 видно, что 1-я поправка на дифферент может иметь знак как плюс, так и минус. Это зависит оттого, где находится LCF относительно миделя. Бели LCF находится в корму от миделя, он имеет знак плюс, если в нос - знак минус. В отечественной литературе система знаков противоположная. Учитывая тот факт, что знак дифферента у нас тоже противоположен западной системе знаков, на результате вычислений это никак не сказывается.

Очень важно помнить принцип: при погрузке (увеличении осадки) LCF всегда смещается в корму.

Расчет поправок на дифферент

1-я поправка на дифферент (поправка на смещение центра тяжести действующей ватерлинии LCF

Longitudinal Center of Floating) (I ST Trim Correction for Layer)

I ST Trim Correction (tons) = (Trim x LCF x TPC x 100) / LBP,

Trim – дифферент судна;

LCF – смещение центра тяжести действующей ватерлинии от миделя;

TPC – количество тонн на см осадки;

LBP – расстояние между перпендикулярами.

Знак поправки определяется по правилу: первая поправка на дифферент положительная, если LCF и большая из носовой и кормовой осадок находится по одну сторону от миделя, что можно проиллюстрировать следующей таблицей:

Дифферент	LCF нос	LCF корма
Корма	-	+
Нос	+	-

2 nd Trim Correction (Поправка Немото) ВСЕГДА ПОЛОЖИТЕЛЬНА. Она компенсирует погрешность, возникающую от смещения положения LCF при изменении дифферента.

2 ND Trim Correction = (50 x Trim x Trim x (D M / D Z)) / LBP

где (D M / D Z) - разница в моменте, изменяющем дифферент судна на 1 см на двух значениях осадки: - одно 50 см выше среднего зарегистрированного значения осадки, другое - 50 см ниже зарегистрированного значения осадки.

PS. При наличии на судне гидростатических таблиц в системе IMPERIAL, формулы принимают следующий вид:

I ST Trim Correction (tons) = (Trim x LCF x TPC x 12) / LBP,

2 ND Trim Correction = (Trim x Trim x 6 x (D M / D Z)) / LBP.

Поправка на плотность забортной воды.

Судовые гидростатические таблицы составляются на определенную фиксированную плотность забортной воды - на морских судах обычно на 1,025, на судах типа «река - море» либо на 1,025, либо на 1,00, либо на оба значения плотности одновременно. Бывает, что таблицы составляются на какую-то промежуточную величину плотности - например, на 1,20. В этом случае возникает необходимость выбранные из таблиц данные для расчета привести в соответствие фактической плотностью забортной воды. Это делается введением поправки на разность табличной и фактической плотностей воды.

Поправка = Водоизмещение (табл) х (Плотность (изм) - Плотность (табл)) / Плотность (табл)

Можно без поправки сразу получить значение водоизмещения скорректированного на фактическую плотность забортной воды:

Водоизмещение (факт) = Водоизмещение (табл) х (Плотность (изм) / Плотность (табл))

Проблемой для сюрвейеров и предметом дискуссий часто бывает вопрос: следует ли поправку на плотность определять на величину только табличного водоизмещения или же на величину табличного водоизмещения, исправленного поправками на дифферент? Вообще говоря, и в том и в другом случае получается один и тот же результат, если значение ТРС будет приведено в соответствие со своей плотностью, так как понятно, что это значение меняется с изменением плотности по закону:

ТРС (факт) = ТРС (табл) х (Плотность (изм) / Плотность (табл))

При производстве Draught Survey особое место занимает определение фактической плотности забортной воды. Измерения произвел делаются на открытой палубе поэтому необходимо, чтобы денсиметр принял температуру окружающей среды, а не внутреннего помещения, в противном случае его показания будут иметь погрешность.

Забор пробы воды должен производиться в трех точках: в носовой, средней и кормовой части судна на трех уровнях по глубине, затем составляется композитная проба, температура которой и измеряется, либо измеряются плотности каждой пробы отдельно и затем усредняются, что предпочтительней, так как приготовление композитной пробы требует времени, что может изменить первоначальную температуру взятой пробы в случае высоких или низких температур наружного воздуха. Необходимость такой сложной процедуры пробоотбора диктуется тем, что зачастую плотности воды имеют значительный перепад по глубине в условиях тех же высоких или низких температур наружного воздуха, плавающего льда или приливо-отливных течений вблизи устьев рек или на реках. Для этой цели нужна специальная аппаратура, позволяющая брать автономную пробу воды на заданной глубине и специальный денсиметр для целей драфт-сюрвея, о чем должна быть надпись на обороте шкалы денсиметра. Такие денсиметры выпускает английская фирма Zeal. Ни в коем случае нельзя пользоваться денсиметрами, предназначенными для измерения плотности других жидкостей: нефтепродуктов, спиртов, жидких химических веществ, молока и др., даже если их шкалы охватывают диапазон возможных значений плотностей морской воды. Этого нельзя делать потому, что разные жидкости имеют разное поверхностное натяжение, что учитывается при нанесении шкалы денсиметра, в противном случае показания денсиметра, опущенного в не предназначенную для измерения жидкость, будут ошибочными Несмотря на этот общеизвестный факт, на практике это зачастую во внимание не принимается. В частности, денсиметрами для драфт-сюрвея, проверенными и сертифицированными, производятся измерения плотности пресной воды. Значения этих измерений получаются заниженными. Так например, измерения плотности воды в устье реки Нева в Санкт Петербурге в феврале при температуре наружного воздуха минус 15-20 °С в условиях плавающего льда фирменными денсиметрами для драфт-сюрвея дают значения 0,9985 вместо 1,0000. Но это означает, что температура измеренной воды должна быть плюс 20 °С, чего, естественно, в этих обстоятельствах быть не может.

Источником ошибки является стереотип представления, что вода - она и есть вода, что пресная, что морская (соленая). Однако это - заблуждение. Дело в том, что соленая вода - это раствор, имеющий поверхностное натяжение, отличное от поверхностного натяжения пресной воды. Денсиметр для Draught Survey - это денсиметр для соленой воды, или раствора. Плотность же пресной воды измерять не имеет смысла, так как она является константной величиной и в качестве таковой внесена во все справочники, в том числе в Мореходные таблицы. Плотность пресной воды (или просто воды) меняется только от температуры. И в третьем знаке после запятой она начинает меняться, начиная с температуры +7 °С (см. табл.).

Таблица изменения плотности пресной воды в зависимости от температуры:

Температура, 0 С	Плотность	Температура, 0 С	Плотность
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12	0,9999 0,9999 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 0,9999 0,9999 0,9998 0,9997 0,9996 0,9995	13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25	0,9994 0,9993 0,9991 0,9990 0,9988 0,9986 0,9984 0,9982 0,9980 0,9978 0,9976 0,9973 0,9971

Поэтому, если и измерять, то или температуру пресной воды и затем переводить по таблицам в значения плотности, или использовать денсиметр для пресной воды, шкала которого тарирована только для пресной воды. На небольшом судне при небольшой партии груза возникшая за счет этого ошибка будет не очень существенной. Однако на крупном судне в порту погрузки при устойчивом грузопотоке это обойдется грузоотправителю в весьма крупную сумму.

Так, например, через Санкт Петербург в настоящее время ежегодно отгружается на экспорт порядка 3000000 тонн гранулированных удобрений. За счет ошибочной концепции измерения плотности пресной воды эта цифра уменьшается на 4500 тонн. При стоимости груза около 100 USD/т ошибка сюрвейера обойдется отправителю в 450000 USD в год.

Отдельно стоит вопрос о необходимости введения температурной поправки. Дело в том, что с повышением температуры плотность морской воды уменьшается, а пресной в интервале от 0 °С^ДО +2 °С растет, в интервале от +2 °С до +6 °С остается неизменной, а затем неуклонно уменьшается. Судно как физическое тело увеличивает свой объем с ростом температуры за счет линейного расширения металла. Таким образом, с уменьшением плотности воды судно должно либо просесть, либо увеличить объем подводной части за счет линейного расширения, чтобы сохранить равенство:

Вес = V 1 y 1 = V 2 y 2 = const;

где V 1 y 1 - начальные объем подводной части судна и плотность забортной воды; V 2 y 2 - увеличенный объем подводной части судна от температурного расширения и уменьшившаяся плотность забортной воды от повышения температуры.

То же самое происходит с денсиметром при измерении плотности воды, температура которой отличается от той, на которую калибрована шкала денсиметра.

Вообще говоря, температурная погрешность при условиях, отличных от стандартных, имеет место, но ее величина является величиной второго порядка от точности самого метода расчетов и измерений при производстве Draught Survey.

Поэтому температуру воды никогда не измеряют и температурную поправку никогда не вводят ввиду ее численной незначительности, ограничиваясь обычным измерением плотности воды соответствующим денсиметром. Это, однако, относится только к соленой воде, о чем говорилось выше.

Замер танков.

От того, как тщательно будет произведен замер балластных танков и произведены расчеты по этим замерам, зависит величина общей ошибки. Замеры должны производиться стальной сертифицированной рулеткой с применением специальной водореагирующей пасты. Во время замеров все операции по приему, сдаче и перекачках топлива, пресной и балластной воды должны быть остановлены. Вообще говоря, наилучшим вариантом является тот, при котором все балластные танки откатаны насухо.

В этом случае не откачиваемое количество воды (мертвый запас) в междудонных танках определяется по калибровочным таблицам с учетом данного дифферента. При отсутствии калибровочных таблиц по установившейся международной практике считается, что мертвый запас (не откачиваемый) равен 2-2,5% от емкости танка. Это относится только к междудонным танкам. В подвесных, подпалубных танках и диптанках при нулевых замерах танки считаются абсолютно пустыми.

В случае полных танков следует иметь в виду, что даже при прессовке и выходе воды из воздушных трубок в межбимсовых шпациях может находиться воздушная подушка, в особенности при наличии крена судна.

При определении количества балласта необходимо замерить плотность воды в балластных танках, так как в противном случае при большом количестве балласта появится ощутимая ошибка. Эта процедура весьма непроста из-за трудностей взятия проб воды из балластных танков. Поэтому в целях избежания задержки начала грузовых операций и трудоемкости при взятии проб чаще плотность воды определяется по месту заполнения танков, хотя корректность метода драфт-сюрвей требует скрупулезности при выполнении всех измерений и расчетов. Поэтому при заполнении таблицы замеров танков не следует писать «empty», «full», «overflow», как часто можно встретить в отчетах некоторых сюрвейерских компаний, а указывать замеры в цифрах, что будет свидетельствовать о добросовестности и грамотности сюрвейера.

Что же касается остальных танков: топливных, сточных, пресной воды, то при непродолжительной стоянке их заполнение принимается по заявлению судовой администрации с разумной нормой расхода топлива и воды за период грузовых операций, так как для расчетов значение имеет только изменение первоначального количества, а само количество запасов, независимо от их величины, вычитается при определении разности водоизмещении в грузу и в балласте. Если же судовая администрация заявит неверное количество запасов, то это отразится только на значении Константы.

При длительной стоянке, в особенности в случае приема топлива и пресной воды, необходимо производить замеры в начале и в конце грузовых операций.

На судах типа «река - море» имеется по 5 шкал осадок с каждого борта. Однако на сегодняшний день не приводится методики расчета по 5 замерам осадки с одного борта, поэтому расчеты следует вести по 3 замерам. Следует иметь в виду, что на этих судах кормовой перпендикуляр может проходить не по рудерпосту (у них он может отсутствовать), а по пересечению ГВЛ с ахтерштевнем, или на каком-либо другом шпангоуте. Установить положение этого перпендикуляра, а также расстояние шкал осадок от перпендикуляров можно по теоретическому чертежу.
На этих судах часто отсутствуют калибровочные таблицы для балластных танков, следовательно, при наличии дифферента определить точное количество балласта не представляется возможным.
Следует иметь в виду, что в балластных танках этих судов может находиться весьма значительное количество песка и ила, поэтому количество откатанного в процессе погрузки балласта будет в этом случае меньше расчетного, что, в свою очередь, вызовет ошибку в определении количества груза.
На этих судах в ряде случаев отсутствует техническая документация, а на чисто речных судах ее, как правило, нет совсем На судах внутреннего плавания квалификация персонала в части, касающейся драфт-сюрвея, оставляет желать много лучшего. Так, в ряде случаев судоводители этих судов не могут дать квалифицированный ответ на вопросы сюрвейера.
Эти суда в балластном состоянии имеют значительный дифферент (подчас более 3 метров), что при этих условиях не позволяет ввести поправки на дифферент.
Поскольку число типов речных судов хоть и значительно, но конечно, можно формировать банк данных, необходимых для расчетов, по типам судов. Эти данные можно получить у судовладельцев, на судах, в ЛЦПКБ или на заводах-строителях.
Не следует производить расчеты при дифференте более 3 метров, необходимо потребовать от судовой администрации привести его к приемлемой величине.
Самый благоприятный вариант - это полностью пустые балластные танки перед началом погрузки и дифферент не более 3 метров.
Во всех остальных случаях, которые трудно спрогнозировать заранее, следует принимать решения на месте, исходя из имеющейся информации, собственного опыта, разумения и конъюнктуры.

Возможно, будет полезно почитать: