В зависимости от характера затопления отсеки и цистерны главного балласта делятся на 4 категории:
1. Отсеки заполненные полностью, как сообщающиеся, так и не сообщающиеся с забортной водой.
2. Отсеки заполненные частично и не имеющие сообщения с забортной водой.
3. Отсеки заполненные частично и имеющие сообщения с забортной водой (уровень воды в отсеке совпадает с уровнем забортной воды).
4. Отсеки заполненные частично, сообщаются с забортной водой и имеют воздушную подушку.
При изменении посадки подводной лодки категория затопления отсека может изменяться по мере поступления воды в отсек. Однако при расчетах надводной непотопляемости считают, что отсеки и цистерны главного балласта заполнены полностью и с забортном не сообщаются (1 категория). При этом не учитывается влияние жидких грузов. В целом считается, что это допущение дает ошибку в безопасную сторону, так как отсеки и цистерны главного балласта фактически могут быть заполнены не полностью.
Если выполняются условия начальной продольной остойчивости (q>10°; j<0,5°), оценка состояния аварийной подводной лодки выполняется по аналитическим зависимостям с использованием диаграммы плавучести с начальной остойчивости, по методу приема груза.
1. Найти водоизмещение подводной лодки после аварии V1 = Vкр + ∑Vi.
2. Рассчитать отстояние центра тяжести аварийной подводной лодки от основной плоскости
(1). 3. С помощью диаграммы плавучести и начальной остойчивости по величине Va определить среднюю осадку Тср, а также отстояние поперечного метацентра от основной плоскости zm1.
4. Рассчитать поперечную метацентрическую высоту подводной лодки после аварии h1 = Zm1 – Zg1.
5. Продольную метацентрическую высоту можно считать приблизительно равной продольному метацентрическому радиусу H1 ≈ R1.
6. Рассчитать угол крена или дифферента подводной лодки после аварии
.7. Определить линейный дифферент после аварии ∆ = Тн – Тк = ψ Lн,к / 57,3.
8. Определить осадку носом и кормой Тн1 = 0,5 (∆ + 2 Тср1), Тк1 = 2 Тср1 + Тн1.
где: Vкр – водоизмещение подводной лодки в крейсерском положении до аварии
Zgк – аппликата центра тяжести подводной лодки до аварии;
ψкр – дифферент подводной лодки до аварии;
åVi – объем затопленных отсеков и цистерн главного балласта;
åVixi; åViyi; – моменты затопленных отсеков и цистерн главного балласта;
Lнк – расстояние между носовыми и кормовыми марками осадок.
В случае малых углов крена, а дифферента больше 0,5° но меньше 9° для расчетов используют диаграмму надводной непотопляемости (рис. 3), которая
Рис.3. Диаграмма надводной непотопляемости
представляет собой графическую зависимость средних осадок Тср и углов дифферента ψ, подводной лодки от водоизмещения и дифферентующих моментов. Эта диаграмма составляется проектантами и выдается на подводную лодку в готовом виде. По оси ординат откладывается водоизмещение подводной лодки, а по оси абсцисс – суммарный дифферентующий момент от затопленных отсеков и цистерн главного балласта: вправо – моменты дифферентующие на нос, влево на корму. В указанных осях строятся кривые средних осадок и углов дифферента.
Для подводных лодок с бескингстонными цистернами главного балласта обычно совмещают на одном чертеже два варианта диаграммы надводной непотопляемости: один — без учета бескингстонности (штриховые линии на рис. 4) и второй – с учетом бескингстонности (сплошные линии на рис. 4). В связи со сложным характером последних кривых при посадке подводной лодки, близкой к ее полному погружению, верхний участок диаграммы обычно не достраивают. Практического значения он не имеет, поскольку при соответствующих посадках подводной лодки ее следует считать гибнущей или близкой к гибели.
Рис. 4. Определение данных, необходимых для построения диаграммы статической остойчивости аварийной подводной лодки, по диаграмме надводной непотопляемости
Диаграмма надводной непотопляемости используется следующим образом:
Определяется водоизмещение подводной лодки после аварии V1.
Определяется дифферентующий момент Мх1, относительно миделя после аварии: Мх1= xgнVн + åVi xi
Значение V1 и Мх1 являются входными аргументами в диаграмму надводной непотопляемости. Их откладывают в масштабе по осям диаграммы. Из полученных точек B и D восстанавливают перпендикуляры до их пересечения в точке А, которая определяет положение аварийной подводной лодки по диаграмме надводной непотопляемости. Интерполируя кривые Тср и ψ для точки А, находят значения этих величин для аварийной подводной лодки.
При наличии на подводной лодке бескингстонных цистерн главного балласта указанное решение будет давать погрешности независимо от того, каким их двух вариантов диаграммы пользоваться. Если пользоваться диаграммой учитывающей бескингстонность цистерн главного балласта (штриховые линии) при наличии затопленных бескингстонных цистерн главного балласта, то будет дважды учтена часть воды в их объеме (ошибка в безопасную сторону). Если решать задачу по диаграмме, не учитывающей бескингстонность, то не будет учтено поступление воды в неповрежденные цистерны главного балласта.
Исключение составляют случаи, когда будет использована диаграмма, учитывающая бескингстонность, при отсутствии поврежденных бескингстонных цистерн главного балласта, или, наоборот, при использовании диаграммы, не учитывающей бескингстонность, если будут повреждены все бескингстонные цистерны главного балласта. По диаграмме, не учитывающей бескингстонность, без существенных погрешностей определяется посадка подводной лодки после продувки всех неповрежденных бескингстонных цистерн главного балласта.
Во всех случаях следует выбирать тот вариант диаграммы, который ближе отвечает конкретным условиям аварийной задачи и, следовательно, дает меньшие погрешности.
Построение диаграммы продольной остойчивости поврежденной подводной лодки.
Дифферентующий момент, вызванный затоплением отсеков и цистерн, определяется выражением: Мдиф = γV (хg-хc) cosφ ≈ γV (хg-хc),
а учитывающий его действие продольный восстанавливающий момент
Мφ = γV (хcψ- хg) cosψ ≈ γV (хcψ- хg) ≈ γ (Vхcψ-Vхg).
Обращаясь к рис. 4 видим, что Vхcψ — Vхg представляет собой разность ординат рассматриваемой кривой ψ=const и точки А. Таким образом, если измерить в масштабе оси абсцисс расстояние от точки А до точек Вj пересечения прямой АВ с кривыми равных дифферентов, то отрезки АВj определяют приближенные значения Мψj/ γ (рис. 5), отвечающие углам дифферента ψj.
Рис. 5
По результатам измерений строится приближенная диаграмма продольной остойчивости поврежденной подводной лодки как показано на рис. 6. Полученная диаграмма, давая общую характеристику продольной остойчивости поврежденной подводной лодки, позволяет проверить выполнение соответствующих требований к непотопляемости.
В частности, если требованиями нормируется максимальное плечо продольной остойчивости, оно легко определяется делением максимальной ординаты на объемное водоизмещение неповрежденной подводной лодки. Для удобства целесообразно сразу строить диаграмму продольной остойчивости поврежденной подводной лодки в масштабе плеч lψ = АВj/Vн.
С помощью полученной диаграммы вычисляется приближенной значение продольной метацентрической высоты в положении равновесия поврежденной подводной лодки Hψр = 57,3 (lψр + ∆ψ — lψр - ∆ψ) /2∆ψ, где: ∆ψ – угол =
Рис. 6. Диаграмма продольной статической остойчивости аварийной подводной лодки
При необходимости можно определить поперечную метацентрическую высоту поврежденной подводной лодки h1 = Zm - Zg ,
где: Zm – аппликата поперечного метацентра поврежденной подводной лодки, которая определяется с помощью специально построенной проектантами диаграммы отстояния от основной плоскости поперечного метацентра подводной лодки в зависимости от водоизмещения и угла дифферента. Для удобства использования кривые Zm (V, ψ=const) обычно строятся отдельно для положительных (на нос) и отрицательных (на корму) углов дифферента. Примерный вид этих кривых представлен на рис. 7;
Zg – аппликата центра тяжести поврежденной подводной лодки, рассчитываемая по формуле (1);
Имея ввиду приближенное решение задачи величиной поправки ∆h можно пренебречь. По этим же соображениям практически не требуется уточнять и среднюю осадку подводной лодки по результатам ее поперечного равнообъемного наклонения.
Рис. 7. Диаграмма отстояния от основной плоскости поперечного метацентра подводной лодки в зависимости от водоизмещения и угла дифферента
Универсальная диаграмма плавучести и начальной остойчивости (рис. 8) для расчетов, связанных с надводной непотопляемостью используется в пределах малых углов крена, а также:
- когда дифферент подводной лодки >9°;
- когда точка пересечения перпендикуляров из V1 и Мх будет лежать за пределами кривых диаграммы надводной непотопляемости.
Остаются в силе допущения о независимости дифферента от крена, о синусоидальной зависимости поперечного восстанавливающего момента от угла крена и о полном затоплении поврежденных отсеков и цистерн. Кроме того, все графики построены без учета поступления воды в бескингстонные цистерны главного балласта при изменении посадки подводной лодки. Это равносильно введению дополнительного допущения об отсутствии таких цистерн в числе оставшихся неповрежденными, что является основным недостатком этого способа.
Универсальная диаграмма плавучести и начальной остойчивости состоит из двух частей: нижней и верхней. Нижняя часть состоит из кривых равных водоизмещений от крейсерского до полного и кривых равных углов дифферента от 0 до ± 90°. По горизонтали откладывается отстояние центра величины подводной лодки от мидель-шпангоута, а по вертикали – отстояние центра величины от основной плоскости.
Каждая точка этой части диаграммы показывает положение центра величины подводной лодки при соответствующем водоизмещении и угле дифферента.
В верхней части диаграммы построены кривые равных водоизмещений в зависимости от абсциссы центра величины подводной лодки Хс, откладываемой по горизонтальной оси, и аппликаты поперечного метацентра Zm=Zc+r, откладываемой по вертикальной оси, соответствующие положению центра величины на нижней части диаграммы при соответствующих V и ψ.
При помощи универсальной диаграммы можно для любого состояния нагрузки подводной лодки определить координаты центра величины и метацентра, а также угол дифферента.
С помощью приведенных способов решают задачу надводной непотопляемости: определяют посадку и остойчивость подводной лодки после аварии. Действия же личного состава аварийной подводной лодки должны быть направлены на максимальное восстановление прежней посадки и остойчивости. Это производится удалением принятой воды или переменных грузов. Цель: восстановить запас плавучести и остойчивости, то есть уменьшить крен и дифферент.
Рис. 8. Универсальная диаграмма плавучести и остойчивости подводной лодки
Расчет на удаление переменных грузов производится одним из указанных способов.
Если этот путь невыполним, то мореходные качества аварийной подводной лодки восстанавливаются путем заполнения балластных цистерн оконечности и борта, противоположных аварийным. При этом остойчивость подводной лодки может изменяться как в лучшую, так и в худшую сторону, а запас плавучести уменьшается на величину объема контрзатопляемых цистерн. Расчет на контрзатопление (спрямление подводной лодки) производится одним из способов, показанным выше. При всех расчетах на спрямление подводной лодки нельзя переходить разумные пределы в отношении расхода запаса плавучести и необходимо исходить из правила, что лучше плавать с креном или дифферентом, чем потерять запас плавучести, добиваясь их нулевых значений.
Добавить комментарий