При експлуатації будь-якого судна і, перш за все, транспортного, завжди виникає питання про найбільшій кількості вантажу, яке може перевозити дане судно. Цій кількості вантажу відповідає найбільше осідання Т, яка приймається як розрахункова при визначенні основних елементів судна.
При осаді Т, що відповідає найбільшому розрахунковому водотоннажністю судна, висота борта Н вибирається з умови забезпечення заданої місткості.
Отримана таким чином величина надводного борту (Н - Т) визначає запас плавучості судна в непошкодженому стані.
Так як кількість перевезеного вантажу впливає на економічну ефективність, у власників суден виникає бажання занурити на судно якомога більше вантажу, що призводить до зменшення запасу плавучості. З метою контролю за збереженням деякого мінімуму запасу плавучості розроблені правила, що регламентують для даного судна гранично допустиму осадку
де (Н - Т) min- мінімальний надводний борт, який можна допустити на даному судні.
Найбільша розрахункова осадка цього судна Т повинна задовольняти умові Т ≤ Тмах.
Ці правила викладені в Міжнародній конвенції про вантажну марку 1966 року та в Правилах про вантажну марку морських суден Російського морського регістра судноплавства. Відповідно до цих правил для кожного судна (за деякими винятками) розраховується мінімально допустимий надводний борт (Н - Т) min. гарантує певну ступінь захисту від Вкочує на верхню палубу хвиль і наявність, нехай мінімального, запасу плавучості.
Розрахунок мінімального надводного борту (Н - Т) min заснований на порівнянні зовнішніх конструктивних особливостей проектованого судна, що впливають на
запас плавучості, з конструктивними особливостями гіпотетичного (неіснуючого) стандартного судна, що має довжину Lст. рівну довжині проектованого судна L, і достатній надводним бортом Fбаз. званим «базисним» - (Н-Т) ст = Fбаз. Стандартне судно, для якого визначена достатня висота надводного борту Fбаз. володіє наступними характеристиками і конструктивними особливостями:
- Lст визначається особливим чином при осаді Т = 0,85Н (дивись Правила);
- величина базисного надводного борту Fбаз призначається залежно від довжини судна Lст і його типу: для танкерів (судна типу А з досить непроникною верхньою палубою) та інших судів (суду типу В);
- коефіцієнт загальної повноти # 948; ст = 0,68;
- седловатость верхньої палуби виконана по дузі параболи зі стандартними координатами;
- судно має стандартну висоту борту в носі.
Розрахунок мінімального надводного борту (Н - Т) min полягає в розрахунку поправок, що відображають відхилення характеристик проектованого судна від стандартного, і введення їх в величину базисного надводного борту Fбаз. Введення поправок до величини Fбаз дозволяють зберегти запас плавучості у проектованого судна таким же, як у стандартного судна.
Пояснення до розрахунку поправок
1. Коефіцієнт загальної повноти # 948; ст = 0,68 приблизно відповідає середнім значенням цього коефіцієнта у більшості цивільних судів. При фіксованих головні розміри L, B, T величина # 948; визначає обсяг підводної частини судна V. Зі збільшенням цього обсягу збільшується і кількість води, яке може потрапити всередину судна при аварії. Тому зі збільшенням # 948; необхідно збільшувати запас плавучості для збереження безпеки судна на одному рівні.
Якщо у проектованого судна коефіцієнт загальної повноти # 948;> 0,68, то Fбаз збільшується множенням на поправку До # 948; .
2. Гладкопалубное судно не має надбудов і його запас плавучості обмежений надводної частиною основного корпусу.
Відповідно до загальноприйнятої в нормативної документації термінологією «надбудовою є закрите палубою спорудження на палубі надводного борту, що тягнеться від борта до борта або не доходить до бортів судна на відстань не більше 4% ширини (В)» (рисунок 30).
а> 4% В - рубка а ≤ 4% В - надбудова
Рис.30. До визначення термінів «рубка» і «надбудова».
Наявність закритих (водонепроникних) надбудов збільшує запас плавучості в порівнянні зі стандартним судном, які не мають надбудов.
Тому базисний надводний борт Fбаз може бути зменшений на певну величину - «відрахування на надбудови», тобто поправка Кнадстр має негативний знак.
3. При фіксованих головні розміри L, B, T висота борта Н визначає величину запас плавучості. Збільшення відносини L / H означає зменшення висоти борту і запасу плавучості. Одночасно можуть виникнути проблеми із забезпеченням загальної поздовжньої міцності судна.
Тому при Н> L / 15 поправка КL / H збільшує базисний надводний борт.
4. «седловатость» - підйом палуби надводного борту в оконеченостях судна. Седловатость збільшує запас плавучості. Ординати стандартної седловатость в носовій частині f н в два рази більше, ніж в кормовій f до (рисунок 31).
Мал. 31. До визначення стандартної седловатость палуби надводного борту.
Запас плавучості стандартного судна визначено з урахуванням стандартної седловатость. Відхилення від форми седловатость призводить до зміни запасу плавучості, яке враховується введенням поправки на таке відхилення. У більшості сучасних транспортних суден седловатость, або незначна, або взагалі відсутня.
Тому поправка на седловатость Кседл зазвичай збільшує Fбаз.
Умови незаливаемости верхньої палуби в значній мірі залежать від висоти надводного борту в носовій частині і форми корпусу, що забезпечує її достатнє спливання при проходженні зустрічній хвилі.
Відповідно до розглянутими Правилами, кожне судно повинне мати достатню висоту надводного борту в носі Fн. яка розраховується за особливим формулами.
Висота борту в носі Fн визначається як відстань між ватерлінією і верхньою кромкою відкритої палуби на носовому перпендикуляре. Причому відкритою палубою може бути або верхня палуба, якщо відсутня бакова надбудова, або палуба бака (рисунок 32).
Мал. 32. Мінімальна висота борта в носі.
Мінімальна висота борта в носі може бути досягнута за рахунок:
- висоти борту Н, за умови (Н - Т) ≥ (Н - Т) min - варіант «А» на малюнку 32;
- седловатость верхньої палуби - варіант «В»;
- застосуванням бака (включаючи седловатость палуби бака) - варіант «С».
Попередній розрахунок мінімального надводного борту проводиться після вибору основних елементів судна, побудови теоретичного креслення і креслень загального розташування.
Можливі результати розрахунків:
У першому випадку величина запасу плавучості більше мінімально допустимої. Таке судно називають судном з надмірною надводним бортом. Надмірна надводний борт характерний для більшості сучасних транспортних суден, які мають велику вантажомісткість.
У другому випадку судно називається судном з мінімальним надводним бортом і може експлуатуватися при повному завантаженні.
У третьому випадку запас плавучості виявляється недостатнім. Таке співвідношення фактичного надводного борту (Н - Т) і мінімально допустимого (Н - Т) min не допускається. Необхідно внести такі зміни в конструкцію судна, при яких фактичний надводний борт, щонайменше, виявився б рівним мінімальному надводному борту.
Якщо розбіжність між фактичним і необхідним надводними бортами мало, проектант може усунути цю розбіжність, внісши незначні конструктивні зміни, що стосуються поправок до базисного надводному борту. Наприклад, збільшивши довжину надбудов, можна за рахунок зростання вирахування на надбудови зменшити величину мінімального надводного борту.
Поняття мінімального надводного борту носить не тільки теоретичний характер. Результати розрахунку мінімального надводного борту в вигляді знаків вантажний марки наносяться на обидва борти на середині довжини судна для здійснення контролю за осадкою, гранично допустимої при експлуатації.
Знаки вантажний марки складаються з кола, горизонтальний діаметр якого розташовується рівні вантажної ватерлінії (рисунок 33) і палубної лінії, від якої відраховується вниз фактичний надводний борт судна (рисунок 34).
Мал. 33. Знак вантажний марки Рис. 34. Палубна лінія