Остойчивость судна и груз для вахтенного помощника

Предварительные требования

Вы должны знать основы арифметики моментов (вес × плечо), простую тригонометрию (синус и тангенс) и части судна. Из предыдущих уроков курса вы должны знать роль вахтенного помощника на мостике и обязанности, изложенные в MGN 315, включая обязанность поддерживать надлежащую палубную вахту в порту. Остойчивость малых судов из курсов RYA (почему яхта кренится и возвращается, и почему вода, переливающаяся внизу, опасна) — полезное начало, но остойчивость торгового судна рассчитывается, а не ощущается.

Для сертификата вахтенного помощника без ограничений (Officer of the Watch, Unlimited; правило II/1 STCW) остойчивость и грузовые работы проверяются по учебной программе MCA «Stability and Operations» и на устном экзамене (актуальный объём см. в MSN 1856 и документах программы MCA).

Цели обучения

• Определить водоизмещение, дедвейт и массу порожнего судна (lightship), использовать TPC, FWA и DWA.
• Определить центры K, G, B и M и объяснить поперечную метацентрическую высоту (GM).
• Рассчитать новую KG и GM после погрузки и выгрузки, включая поправку на свободную поверхность.
• Читать диаграмму GZ и назвать критерии остойчивости IMO для неповреждённого судна.
• Объяснить эффект свободной поверхности и способы его уменьшить.
• Отличать крен от угла лолла и безопасно исправлять каждое из них.
• Рассчитать крен и изменение дифферента от смещения грузов.
• Читать грузовые марки и применять правила грузовой марки.
• Выполнять обязанности вахтенного помощника по наблюдению за грузом и балластом в порту, а также практические проверки остойчивости в море.

Зачем вахтенному помощнику остойчивость

Остойчивость обычно рассчитывает старший помощник с помощью компьютера загрузки, а утверждает капитан. Но именно вахтенный помощник находится на палубе, когда судно неожиданно начинает крениться во время грузовых работ, он читает осадки, следит за балластными насосами и находится на мостике, когда судно начинает медленно качаться и задерживаться в конце каждого размаха. Многие опрокидывания и аварии груза начинались с признаков, которые мог заметить вахтенный. Нужно понимать смысл цифр, чтобы видеть, когда реальность не совпадает с ними.

Водоизмещение и осадка

Основные термины

• Водоизмещение (Δ): полная масса судна и всего, что на нём находится, в тоннах. По принципу Архимеда оно равно массе вытесненной воды: Δ = подводный объём × плотность воды.
• Масса порожнего судна (lightship): судно без груза, топлива, воды, запасов и экипажа.
• Дедвейт (DWT): всё, что несёт судно: груз, топливо, пресная вода, балласт, запасы, экипаж и имущество. Дедвейт = водоизмещение − масса порожнего судна.
• Плотность: морская вода принимается равной 1,025 т/м³, пресная — 1,000 т/м³. Вода в доке имеет промежуточное значение и измеряется ареометром.

Тонн на сантиметр (TPC)

TPC — масса, которая изменяет среднюю осадку на 1 см:

TPC = площадь ватерлинии × плотность ÷ 100

Она приводится в гидростатических таблицах судна в зависимости от осадки. Используется для малых изменений: погрузка 300 т на судно с TPC 30 опустит его на 10 см.

Поправка на пресную воду (FWA) и поправка на воду дока (DWA)

Судно сидит глубже в пресной воде, чем в морской, потому что пресная вода менее плотная. FWA — увеличение осадки в миллиметрах при переходе из солёной воды в пресную при летнем водоизмещении:

FWA (мм) = Δ ÷ (4 × TPC)

В воде дока плотностью ρ (т/м³, в формуле записывается как кг/м³):

DWA (мм) = FWA × (1025 − ρ) ÷ 25

Так, судно, грузящееся в речном порту с водой дока 1010 кг/м³ и FWA 150 мм, может погрузить свою грузовую марку на DWA = 150 × 15 ÷ 25 = 90 мм, потому что при выходе в морскую воду оно поднимется на эту величину.

Центры K, G, B и M

• K, киль: базовая точка для вертикальных высот.
• G, центр тяжести: точка приложения всего веса судна. KG — его высота над килем. Зависит от того, как судно загружено, и это та величина, которой вы управляете.
• B, центр величины (центр плавучести): центр подводного объёма, где действует выталкивающая сила вверх. KB зависит от осадки (и формы корпуса).
• M, поперечный метацентр: для малых углов крена — точка, где вертикаль через наклонённый центр величины пересекает диаметральную плоскость. KM = KB + BM, где BM = I ÷ V (второй момент площади ватерлинии относительно диаметральной плоскости, делённый на подводный объём). KM читается из гидростатических таблиц для осадки.

Метацентрическая высота (GM)

GM = KM − KG

Когда судно накреняется, B смещается к низкому борту (в B1), потому что там погружён больший объём. Вес по-прежнему действует вниз через G; плавучесть действует вверх через B1. Горизонтальное расстояние между двумя линиями действия — плечо восстанавливающей пары GZ. На схеме ниже показана геометрия.

Click to zoom

• Если M выше G (GM положительна), пара сил возвращает судно в прямое положение: остойчивость положительна.
• Если G и M совпадают (GM равна нулю): безразличное равновесие. Судно остаётся под тем углом, под который его наклонили.
• Если G выше M (GM отрицательна): неустойчивость в прямом положении. Судно кренится, пока не найдёт угол, где оно устойчиво, или не опрокинется.

Для малых углов (до примерно 10–15°):

GZ = GM × sin θ

а восстанавливающий момент = Δ × GZ (т·м).

Жёсткое и мягкое

Большая GM делает судно жёстким: сильный восстанавливающий момент и короткая, быстрая, резкая качка, которая неудобна, перегружает крепления и может сместить груз (с этим сталкиваются контейнеровозы и суда для тяжеловесов с большой GM). Малая GM делает судно мягким: длинная, медленная, ленивая качка и меньший запас остойчивости. Идеал — умеренная GM.

Период качки даёт практическую проверку GM. Распространённое приближение:

Период качки T (секунды) ≈ 2 × C × B ÷ √GM

где B — ширина судна, а C — коэффициент, обычно около 0,37–0,42 (Международный кодекс остойчивости неповреждённых судов IMO даёт для него формулу). Если период качки заметно увеличивается в ходе рейса (расходуется топливо из двойного дна, нарастает лёд, на палубе вода, в танках есть слабина), GM падает. Сообщите об этом.

Расчёт KG и GM

Метод моментов

Вертикальный момент каждого веса относительно киля равен весу, умноженному на его собственную KG (часто пишется Kg). Новая KG — это сумма моментов, делённая на полное водоизмещение:

KG = Σ(вес × Kg) ÷ Σвес

Выгруженные веса учитываются как отрицательные.

Пример расчёта GM

Судно имеет водоизмещение 10 000 т и KG 7,20 м. Оно грузит 500 т груза в нижний трюм на Kg 2,0 м и выгружает 200 т из промежуточной палубы на Kg 9,0 м. После работ моменты свободной поверхности слабых танков составляют в сумме 1 500 т·м. При конечном водоизмещении гидростатические таблицы дают KM 7,90 м.

1. Сплошная KG = 71 200 ÷ 10 300 = 6,913 м.
2. Поправка на свободную поверхность (FSC) = 1 500 ÷ 10 300 = 0,146 м.
3. Жидкостная KG = 6,913 + 0,146 = 7,059 м.
4. GM (с учётом жидкостей) = KM − жидкостная KG = 7,900 − 7,059 = 0,841 м.

Минимальная начальная GM по IMO составляет 0,15 м, поэтому судно далеко в пределах этого критерия. Обратите внимание: погрузка низко и выгрузка высоко понизили G и повысили GM, тогда как слабые танки отняли у неё почти 15 см.

Эффект свободной поверхности

Когда танк частично заполнен (слабина), жидкость при крене перетекает к низкому борту. Её центр тяжести смещается к низкому борту, что уменьшает плечо восстанавливающей пары, как если бы G поднялась. Такое мнимое повышение G — это поправка на свободную поверхность:

FSC = момент свободной поверхности ÷ Δ

Для прямоугольного танка момент свободной поверхности (т·м) = (l × b³ ÷ 12) × плотность жидкости в танке

где l — длина, а b — ширина танка.

Ключевые моменты:

• Он зависит от ширины танка в кубе, а не от того, сколько жидкости в нём. Танк с несколькими сантиметрами воды на дне почти так же влияет, как наполовину полный.
• Разделение танка продольной переборкой на две равные половины уменьшает эффект свободной поверхности вчетверо (у каждой половины b³ составляет одну восьмую от исходного; две половины дают одну четверть).
• Сводите число слабых танков к минимуму. Заполняйте танки до отказа или откачивайте их полностью.
• Вода на палубе, в трюмах или от тушения пожара создаёт большой эффект свободной поверхности. Вода от тушения пожара опрокидывала суда у причала. Откачивайте её.

Пример: двойное дно, танк длиной 20 м и шириной 10 м, слабый, с морской водой. Момент свободной поверхности = 20 × 10³ ÷ 12 × 1,025 = 1 708 т·м. На судне 10 300 т это FSC 0,166 м: один этот танк уничтожает около пятой части GM из примера выше.

Диаграмма GZ

При больших углах GZ не равна GM × sin θ, потому что форма ватерлинии меняется, когда кромка палубы уходит под воду или выходит скула. Информация об остойчивости судна содержит кривые плеч (кривые KN), и:

GZ = KN − KG × sin θ

(при KG, скорректированной на свободную поверхность). Построение GZ в зависимости от крена даёт диаграмму статической остойчивости. На схеме ниже показана типичная кривая и критерии IMO.

Click to zoom

Что читать по ней:

• Начальный наклон: касательная в начале координат проходит через GM при 57,3° (один радиан). Крутое начало означает большую GM.
• Максимальное GZ и угол, при котором оно достигается.
• Угол исчезновения остойчивости: где GZ падает до нуля. За ним судно опрокидывается.
• Диапазон остойчивости: от прямого положения до угла исчезновения остойчивости.
• Площадь под кривой: динамическая остойчивость, энергия, доступная для сопротивления крену от ветра и волн.

Критерии остойчивости неповреждённого судна IMO

Общие критерии Кодекса остойчивости неповреждённых судов (Часть A), редакция 2008 г.:

Есть также критерий для сильного ветра и качки (погодный критерий), а также особые правила для отдельных типов судов (зерновые грузы по Международному кодексу перевозки зерна, лесные грузы на палубе, контейнеровозы, пассажирские суда). Каждое судно должно иметь утверждённую информацию об остойчивости, и капитан должен убедиться, что судно соответствует требованиям перед выходом. Компьютер загрузки проверяет эти критерии для каждого состояния.

Крен и лолл

Судно, стоящее под углом на спокойной воде, имеет либо крен, либо угол лолла. С причала они выглядят одинаково, но имеют противоположные причины и противоположные способы исправления, и ошибка может опрокинуть судно. На схеме ниже они сравниваются.

Click to zoom

Крен

G сместилась от диаметральной плоскости (неравномерная загрузка, полный танк с одного борта, смещённый груз). GM положительна. Судно кренится, пока B1 не окажется вертикально под G1, и всегда ложится на один и тот же борт.

tg θ = GG1 ÷ GM, где GG1 = (w × d) ÷ Δ

w — перемещённый вес (или груз, погруженный не по оси), d — поперечное расстояние.

Пример: в примере расчёта GM (Δ 10 300 т, GM 0,841 м) 80 т груза выгружены на 10 м от диаметральной плоскости, а не на неё. GG1 = 80 × 10 ÷ 10 300 = 0,078 м. tg θ = 0,078 ÷ 0,841 = 0,093, θ = 5,3°.

Исправление: переместить груз обратно через судно или заполнить балластом высокий борт.

Лолл

G находится на диаметральной плоскости, но выше M: GM отрицательна в прямом положении. Судно не может стоять прямо; оно валится на один борт. При крене B смещается настолько, что плечо восстанавливающей пары снова становится положительным, и судно зависает под углом лолла, где GZ равна нулю. В волне или на циркуляции оно может перевалиться на другой борт, и запас остойчивости у него очень мал.

Признаки лолла, а не крена:

• Причину крена найти нельзя (танки и груз симметричны).
• Судно валится то на один борт, то на другой.
• Оно медленно качается и задерживается в конце каждого размаха вокруг угла лолла, а не вокруг прямого положения.
• Присутствуют типичные причины: топливо и вода, израсходованные из двойного дна, высокий груз на палубе (лес, контейнеры), впитывающие воду, обледенение, слабые танки.

Исправление: понизить G. Никогда не пытайтесь исправить лолл перемещением груза на высокий борт: это заставит судно перевалиться на другой борт под большим углом. Безопасная последовательность такова:

1. Убедитесь, что это лолл, а не крен.
2. По возможности уберите свободную поверхность: заполните слабые танки до отказа или откачайте их.
3. Заполните нижние танки двойного дна, начиная с разделённого танка на низком борту (его заполнение сначала добавляет вес низко и на тот борт, куда судно уже накренено, а свободная поверхность малого танка невелика). Затем заполните парный танк на высоком борту.
4. По возможности уберите или опустите верхний груз (сбрасывать палубный груз — лишь крайняя мера и только по решению капитана).

Дифферент

Термины

• Дифферент: разница между осадками кормой и носом. Дифферент на корму (глубже в корме) — нормален для хорошей управляемости и погружения винта.
• LCF (продольный центр тяжести ватерлинии): точка, относительно которой судно имеет дифферент, центр тяжести ватерлинии. Находится примерно на миделе, но смещается с осадкой.
• MCTC (момент, дифферентующий на 1 см): дифферентующий момент (т·м), который изменяет дифферент на 1 см. Берётся из гидростатических таблиц.

Изменение дифферента (см) = дифферентующий момент ÷ MCTC

Пример расчёта дифферента

Судно длиной 140 м, Δ 10 300 т, MCTC 160 т·м/см, LCF на миделе. Вахтенному помощнику приказано переместить 150 т балласта из форпика (центр на 60 м впереди миделя) в ахтерпик (центр на 65 м позади миделя).

1. Расстояние перемещения = 60 + 65 = 125 м на корму.
2. Дифферентующий момент = 150 × 125 = 18 750 т·м на корму.
3. Изменение дифферента = 18 750 ÷ 160 = 117 см на корму.
4. При LCF на миделе изменение делится поровну: кормовая осадка увеличивается примерно на 59 см, носовая уменьшается примерно на 59 см. (Если LCF не на миделе, распределите его пропорционально расстояниям перпендикуляров от LCF.)

Проверьте, что носовая осадка не станет настолько малой, что нос начнёт бить о волну, или не будет нарушено правило видимости с переднего мостика (SOLAS V/22), и проверьте кормовую осадку по глубине у причала или в фарватере.

Грузовые марки

Марки

Международная конвенция о грузовой марке 1966 г. (с Протоколом 1988 г.), применяемая в Великобритании Правилами о грузовой марке судов торгового флота, устанавливает минимальный надводный борт, чтобы судно имело достаточный запас плавучести и относительно сухую палубу. Марки вырезаны или приварены к борту судна на миделе и окрашены контрастным цветом. На схеме ниже они показаны.

Click to zoom

• Палубная линия: отмечает палубу надводного борта.
• Диск грузовой марки (марка Плимсолла): кольцо диаметром 300 мм с горизонтальной линией через него. Верхняя кромка линии проходит через центр диска и находится на уровне летней грузовой марки. Буквы по бокам показывают орган, выдавший свидетельство (например, L R).
• Грузовые линии, каждая измеряется по её верхней кромке:

У лесовозов есть дополнительные лесные грузовые линии, обозначенные префиксом L.

Зоны и районы

Конвенция делит океаны на тропическую и летнюю зоны и сезонные районы (зимний, тропический), показанные на карте в самой Конвенции и на маршрутных картах. Применимая грузовая линия — та, что соответствует зоне, в которой находится судно, и судно не должно загружаться так, чтобы соответствующая марка оказалась под водой на любом этапе рейса: при отходе, при прохождении каждой зоны и при прибытии. Судно, выходящее из порта в тропической зоне и направляющееся в летнюю зону, к моменту пересечения границы должно израсходовать достаточно топлива и воды, чтобы летняя марка оказалась над водой.

Погрузка в воде дока

Грузитесь, пока соответствующая марка не окажется под водой не более чем на DWA, рассчитанную по измеренной плотности воды дока, затем учтите расход топлива и воды до входа в новую зону. Пробу плотности берите с нескольких глубин у борта, вдали от выпусков сточных вод.

Перегрузка — нарушение для капитана и судовладельца, и контроль государства порта задерживает такое судно.

Обязанности вахтенного помощника по грузу в порту

Когда судно стоит у причала, вахтенный помощник несёт палубную вахту за капитана и старшего помощника (глава VIII, часть 4-4 STCW устанавливает принципы несения вахты в порту). Типичные обязанности:

Безопасность судна

• Швартовы: следите за ними, пока судно поднимается и опускается с приливом и грузом. Слабые концы позволяют судну ходить вдоль причала; перетянутые концы лопаются или вырывают кнехты. Никогда не стойте в зоне отдачи троса.
• Осадка, дифферент и крен: регулярно читайте осадки и сравнивайте их с планом погрузки. Любой неожиданный крен — повод остановиться и выяснить причину.
• Трап: безопасный доступ с сетью безопасности, освещением, спасательным кругом с линем, регулируемый по мере движения судна.
• Погода: следите за усилением ветра, которое может оторвать судно от причала или остановить работу кранов.
• Пожарная безопасность и охрана: обходы на пожар, разрешения на огневые работы, уровень охраны ISPS и контроль доступа.
• Загрязнение: следите за выбросами за борт масла и держите шпигаты заглушенными во время бункеровки.

Соблюдение плана груза

• Сверяйте последовательность погрузки или выгрузки с планом укладки и результатами компьютера загрузки и ведите учёт хода работ.
• Ведите балластные операции синхронно с грузом, чтобы напряжения (поперечные силы и изгибающие моменты) оставались в пределах допустимых на каждом этапе, а не только в конце. На балкерах Кодекс BLU требует плана погрузки или выгрузки, согласованного с терминалом, включая балластировку, и права остановить грузовые работы, если пределы будут превышены.
• Следите за признаками чрезмерного перегиба (концы провисают, осадка на концах больше ожидаемой) или прогиба (середина глубже среднего из концов). Сравнивайте осадку на миделе со средним из носовой и кормовой осадок.
• Проверяйте, что груз правильно уложен и закреплён по Руководству по креплению груза (Кодекс CSS), что опасные грузы разделены и маркированы по Кодексу IMDG и что твёрдые насыпные грузы имеют нужные декларации по Кодексу IMSBC (некоторые грузы могут разжижиться и сместиться, если их влажность слишком высока).
• На танкерах следуйте контрольному списку безопасности «судно — берег» и процедурам ISGOTT, следите за уровнями в танках, давлением инертного газа и скоростью погрузки и знайте, как остановить грузовые операции в аварийной ситуации.

Остановка грузовых работ

У вас есть полномочия и обязанность остановить грузовые работы, если вы видите опасность: неожиданный крен, повреждённый груз или тару, протекающий контейнер с опасным грузом, напряжения, приближающиеся к пределам, отказ швартовов или небезопасные действия грузчиков. Сначала остановите работы, затем сообщите старшему помощнику.

Балласт

Зачем балласт

Балласт даёт порожнему судну достаточную осадку, чтобы погрузить винт и руль, достаточную носовую осадку, чтобы уменьшить удары о волну, достаточную остойчивость, приемлемый дифферент и крен и допустимые напряжения корпуса.

Управление балластными водами

Международная конвенция IMO об управлении балластными водами (действует с 2017 г.) направлена на прекращение переноса вредных водных организмов с балластной водой. Суда имеют утверждённый План управления балластными водами и Книгу записи балластных вод и должны соответствовать:

• стандарту D-1 (обмен балластными водами): не менее 95% обмена по объёму, по возможности на расстоянии не менее 200 морских миль от ближайшей суши на глубине воды не менее 200 м (если это невозможно — не менее 50 миль от суши на глубине 200 м). Этот стандарт сейчас заменён стандартом D-2 почти для всех судов.
• стандарту D-2 (эффективность): очистка утверждённой системой управления балластными водами для ограничения числа жизнеспособных организмов, сбрасываемых с водой.

Каждая балластная операция (приём, сброс, перекачка, обработка) должна быть записана с указанием времени, позиций, количеств и танков. Проверяйте требования каждого государства порта, которые могут быть строже.

Обязанности вахтенного помощника по балласту

• Знайте, какие танки обрабатываются, запланированные количества и порядок.
• Регулярно замеряйте танки или следите за дистанционными датчиками, проверяйте, что осадка и крен судна меняются как ожидалось.
• Следите за переливом из воздушных труб, что означает, что танк переполнен или клапан стоит неверно.
• Помните, что последовательный обмен в море кратковременно влияет на остойчивость и напряжения: строго следуйте утверждённой последовательности.
• Записывайте всё.

Практические проверки остойчивости вахтенным помощником в море

• Следите за качкой. Длинная, медленная качка, которая задерживается в конце, указывает на малую или отрицательную GM. Внезапное изменение периода качки — предупреждение.
• Следите за неожиданным креном. Он может означать смещение груза, заливание, открытый клапан танка или лолл.
• Замеры трюмных и танковых уровней. Необъяснимое увеличение воды в трюмном льяле или балластном танке может означать заливание.
• Палубный груз и крепления. Проверяйте после сильной погоды и докладывайте о любом ослабленном или повреждённом.
• Обледенение и вода на палубе. Оба повышают G. Организуйте удаление льда заблаговременно.
• Расход топлива и воды. Расходование из двойного дна повышает G и добавляет свободную поверхность. Старший помощник спланировал последовательность; знайте её.
• Сильная погода. Избегайте условий, вызывающих синхронную или параметрическую качку, и помните, что остойчивость уменьшается, когда гребень волны находится на миделе.
• Повреждение. При заливании порядок таков: по возможности остановить поступление воды, доложить, закрыть водонепроницаемые двери и использовать информацию об остойчивости в аварийном состоянии. Свободная поверхность и потеря плавучести действуют одновременно.

Разбор примера: неожиданный крен во время погрузки

Сухогруз грузит стальную продукцию ночью. Вы на палубной вахте. По плану судно должно стоять прямо всё время. В 02:00 вы замечаете крен около 3,5° на левый борт, и трап начинает заедать.

1. Остановиться и оценить. Попросите бригадира грузчиков прекратить погрузку с левого борта. Прочитайте осадки с обоих бортов на миделе: левый 8,26 м, правый 7,04 м. При ширине 20 м эта разница 1,22 м подтверждает крен около 3,5° (tg θ = 1,22 ÷ 20).
2. Проверить очевидные причины. Три последних подъёма ушли в левую часть трюма № 3. Замеры танков показывают, что левый танк двойного дна № 2 полнее плана на 30 т. Кто-то его заполнял.
3. Крен или лолл? Судно устойчиво лежит на левом борту, не валится, и найденные причины асимметричны: крен при положительной GM.
4. Оценка. Δ 12 000 т и GM 0,65 м (по компьютеру загрузки). Лишние 30 т в левом танке находятся в 6 м от диаметральной плоскости (180 т·м), а примерно на 60 т груза больше плана ушло в левую часть на 5 м (300 т·м). Итого 480 т·м. GG1 = 480 ÷ 12 000 = 0,040 м. tg θ = 0,040 ÷ 0,65 = 0,062, θ = 3,5°. Расчётный крен совпадает с наблюдаемым, поэтому причина понята.
5. Исправить и доложить. Вызовите старшего помощника. Насос левого борта танка № 2 остановлен, клапан найден открытым; танк возвращён к плану. Грузчики грузят следующие подъёмы на правый борт. Судно выпрямляется. Запишите событие в журнал.

Суть: неожиданный крен — это информация. Найдите причину до исправления, потому что неверное исправление на судне с лоллом опасно.

Типичные ошибки

• Забывание поправки на свободную поверхность или мысль, что почти пустой танк не имеет эффекта свободной поверхности.
• Использование GZ = GM sin θ при больших углах. Используйте кривые KN.
• Исправление лолла перемещением груза на высокий борт. Вместо этого понижайте G, начиная с низкого борта.
• Отношение к крену как к неважному. У него всегда есть причина, и этой причиной может быть заливание.
• Игнорирование осадки на миделе, из-за чего пропускаются перегиб или прогиб.
• Откачка балласта раньше груза, из-за чего напряжения превышают пределы во время операции.
• Погрузка до марки в воде дока без расчёта DWA или забывание о смене зоны в ходе рейса.
• Незаписанные балластные операции в Книге записи балластных вод.
• Допущение накопления воды от тушения пожара на борту у причала.

Итоги

• Водоизмещение = подводный объём × плотность. Дедвейт = водоизмещение − масса порожнего судна. TPC; FWA = Δ ÷ (4 × TPC); DWA = FWA × (1025 − ρ) ÷ 25.
• GM = KM − KG. Положительная GM: устойчивость. Для малых углов GZ = GM sin θ; для больших углов GZ = KN − KG sin θ.
• Новая KG по моментам; добавьте поправку на свободную поверхность (момент свободной поверхности ÷ Δ), чтобы получить жидкостную KG.
• Эффект свободной поверхности зависит от ширины танка в кубе; продольная переборка на диаметральной плоскости уменьшает его вчетверо.
• Критерии IMO: площади 0,055, 0,090 и 0,030 м·рад; GZ 0,20 м при 30° и более; максимальное GZ при 25° и более; GM не менее 0,15 м.
• Крен: G смещена от диаметральной плоскости, GM положительна, всегда на один и тот же борт; tg θ = GG1 ÷ GM. Лолл: GM отрицательна в прямом положении, судно валится на любой борт; понижайте G, начиная с низкого борта.
• Изменение дифферента = дифферентующий момент ÷ MCTC.
• Грузовые марки: S на уровне центра диска, T и W — на 1/48 летней осадки выше и ниже, WNA — на 50 мм ниже W, F и TF — на один FWA выше S и T.
• На грузовой вахте ведите балласт синхронно с грузом, следите за осадками, креном и швартовами и останавливайте работы, когда что-то не так.
• В море следите за периодом качки, креном, замерами и всем, что повышает G.

Проверьте себя

1. Судно имеет KM 8,20 м и KG 7,60 м, момент свободной поверхности 900 т·м при водоизмещении 15 000 т. Какова её жидкостная GM?

Ответ: FSC = 900 ÷ 15 000 = 0,06 м. Жидкостная KG = 7,66 м. GM = 8,20 − 7,66 = 0,54 м.

1. Почему деление слабого танка продольной переборкой на диаметральной плоскости уменьшает эффект свободной поверхности вчетверо?

Ответ: Момент свободной поверхности зависит от ширины танка в кубе. У каждой половины вдвое меньше ширина, поэтому момент составляет одну восьмую; две половины дают одну четверть исходного.

1. Судно Δ 8 000 т и GM 0,40 м, 50 т перемещены на 12 м поперёк палубы. Какой крен получится?

Ответ: GG1 = 50 × 12 ÷ 8 000 = 0,075 м. tg θ = 0,075 ÷ 0,40 = 0,1875, θ = 10,6°.

1. Как отличить крен от угла лолла и почему это важно?

Ответ: Крен устойчиво лежит на одном борту при найденной асимметричной причине и положительной GM. Судно с лоллом не имеет асимметричной причины, может валиться на любой борт и медленно качается вокруг угла лолла. Это важно, потому что лекарство от крена (перемещение груза на высокий борт) может заставить судно с лоллом перевалиться на другой борт под большим углом.

1. Назовите четыре критерия остойчивости неповреждённого судна IMO по Кодексу IS 2008 года.

Ответ: Любые четыре из: площадь до 30° не менее 0,055 м·рад; площадь до 40° (или угла заливания) не менее 0,090 м·рад; площадь от 30° до 40° не менее 0,030 м·рад; GZ не менее 0,20 м при 30° и более; максимальное GZ предпочтительно при 25° и более; начальная GM не менее 0,15 м.

1. Летняя осадка 12,00 м, TPC 40, летнее водоизмещение 40 000 т. Где находятся марки T, W и F относительно S?

Ответ: 1/48 от 12,00 м = 250 мм, поэтому T находится на 250 мм выше S, а W — на 250 мм ниже S. FWA = 40 000 ÷ (4 × 40) = 250 мм, поэтому F находится на 250 мм выше S.

1. Судно из вопроса 6 грузится в воде дока плотностью 1 005 кг/м³. На сколько оно может погрузить летнюю марку?

Ответ: DWA = 250 × (1 025 − 1 005) ÷ 25 = 200 мм, при условии, что судно находится в летней зоне и никакого дополнительного допуска на расход топлива не требуется.

1. Судно с MCTC 200 т·м/см перемещает 120 т груза на 50 м вперёд. Каково изменение дифферента и как оно распределяется, если LCF на миделе?

Ответ: Дифферентующий момент 6 000 т·м. Изменение дифферента = 30 см на нос. Носовая осадка увеличивается на 15 см, а кормовая уменьшается на 15 см.

1. Во время грузовых работ вы видите, что осадка на миделе заметно глубже среднего из носовой и кормовой осадок. Что это говорит и что вы должны делать?

Ответ: Судно имеет прогиб (тяжёлый груз сосредоточен на миделе). Проверьте напряжения по компьютеру загрузки против фактического состояния, сообщите старшему помощнику и остановите или скорректируйте грузовые и балластные работы, если пределы могут быть превышены.

1. На переходе период качки заметно увеличился, и судно задерживается в конце каждого размаха. Что может происходить и какие проверки вы бы провели?

Ответ: GM уменьшается, возможно до нуля или отрицательной величины. Проверьте слабые танки и расход топлива из двойного дна, воду на палубе или в трюмах, обледенение и смещение груза; сделайте замеры; сообщите капитану.

Дополнительная литература

• B. Barrass and D.R. Derrett, Ship Stability for Masters and Mates, 7th ed. (Butterworth-Heinemann)
• MCA OOW Unlimited (II/1) Stability and Operations syllabus
• D.J. House, Seamanship Techniques, 4th ed. (Routledge)
• MCA Code of Safe Working Practices for Merchant Seafarers (COSWP)
• STCW Convention and Code, 2017 consolidated edition (IMO), Chapter VIII watchkeeping
• MARPOL consolidated edition (IMO)
• MSN 1856 (M+F) Amendment 1, UK training and certification for masters and deck officers