Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Сүлгілік резервуардағы сұйықтықтардың әсері
Effect of liquids in slack tanks
Еркін беттік әсер – су кемесінің тұрақсыз болуына және құлауына себеп болатын механизм. Ол сұйықтықтардың – және тұқым, қиыршық тас немесе ұсақталған кен сияқты ұсақ қатты заттардың біріккен жиынтықтарының, олардың мінез-құлқы сұйықтықтарға ұқсас болатын, кеме иесінің әрекеттерінен (немесе толқындар мен желдің кемеге тигізген әсерінен туындаған теңіз жағдайларынан) кеме жүк бөлімдерінің, палубаларының немесе сұйықтық резервуарларының орналасуына байланысты қозғалуға бейімділігін көрсетеді. Еркін беттік әсер туралы сөз болғанда, толмаған резервуар "бос резервуар" деп, ал толы резервуар "толтырылған" деп сипатталады.
The free surface effect is a mechanism which can cause a watercraft to become unstable and capsize. It refers to the tendency of liquids — and of unbound aggregates of small solid objects, like seeds, gravel, or crushed ore, whose behavior approximates that of liquids — to move in response to changes in the attitude of a craft's cargo holds, decks, or liquid tanks in reaction to operator induced motions (or sea states caused by waves and wind acting upon the craft). When referring to the free surface effect, the condition of a tank that is not full is described as a "slack tank", while a full tank is "pressed up".
Тұрақтылық және тепе-теңдік
Қалыпты жүктелген кемеде тік бұрыштан кез келген дөңгелеу, корпустың төменгі жағындағы су көлемінің артуынан туындайтын тік қозғалыс моментімен теңдестіріледі. Бұл кеменің ауырлық орталығының салыстырмалы түрде тұрақты екенін көрсетеді. Егер кеме ішіндегі қозғалмалы масса дөңгелеу бағытында жылса, ол ауырлық орталығын төменгі жаққа жылжыту арқылы тік қозғалыс әсеріне қарсы тұрады. Бос бет әсері ірі, жартылай толған жүк бөлімдерінде, жанармай бактерілерінде немесе су бактерілерінде (әсіресе егер олар кеменің бүкіл енін жабатын болса) немесе жазабас су басудан, мысалы, бірнеше апаттарда болғандай, мәселе тудыруы мүмкін. Егер бөлім немесе бак бос немесе толы болса, кеме дөңгелейтін кезде масса орталығында өзгеріс болмайды (күшті желдерде, толқынды теңізде немесе кенетті қозғалыстарда немесе бұрылыстарда). Дегенмен, егер бөлім жартылай ғана толған болса, сұйықтық кеменің көтерілуіне, иілуіне, дөңгелеуіне, инерциясына, тербелуіне немесе бұрылуына жауап береді. Мысалы, кеме сол жаққа дөңгелегенде, сұйықтық бөлімнің сол жағына жылжып, кеменің масса орталығын сол жаққа жылжитады. Бұл кеменің тік күйге оралуын баяулатады. Жылжымалы сұйықтықтың үлкен көлемінің инерциясы маңызды динамикалық күштерді тудырады, олар тік қозғалыс әсеріне қарсы әрекет етеді. Кеме тік күйге оралғанда, дөңгелеу жалғасады және әсер қарсы жағында қайталанады. Ауыр теңізде бұл оң кері байланысқа айналып, әрбір дөңгелеудің одан әрі күшеюіне және тік қозғалыс әсерін жеңіп, айналып кетуге әкелуі мүмкін. Дөңгелеудің үлкен амплитудасымен қайталама тербелістер көбінесе бос бет әсерімен байланысты болғанымен, бұл міндетті шарт емес. Мысалы, және жағдайында өрт сөндіруден жиналған судың бірте-бірте көбеюі бір реттік дөңгелеу арқылы айналып кетуге әкелді.
In a normally loaded vessel any rolling from perpendicular is countered by a righting moment generated from the increased volume of water displaced by the hull on the lowered side. This assumes the center of gravity of the vessel is relatively constant. If a moving mass inside the vessel moves in the direction of the roll, this counters the righting effect by moving the center of gravity towards the lowered side. The free surface effect can become a problem in a craft with large partially full bulk cargo compartments, fuel tanks, or water tanks (especially if they span the full breadth of the ship), or from accidental flooding, such as has occurred in several accidents involving roll on/roll off ferries. If a compartment or tank is either empty or full, there is no change in the craft's center of mass as it rolls from side to side (in strong winds, heavy seas, or on sharp motions or turns). However, if the compartment is only partially full, the liquid in the compartment will respond to the vessel's heave, pitch, roll, surge, sway or yaw. For example, as a vessel rolls to port, liquid will displace to the port side of a compartment, and this will move the vessel's center of mass to port. This has the effect of slowing the vessel's return to vertical. The momentum of large volumes of moving liquids cause significant dynamic forces, which act against the righting effect. When the vessel returns to vertical the roll continues and the effect is repeated on the opposite side. In heavy seas, this can become a positive feedback loop, causing each roll to become more and more extreme, eventually overcoming the righting effect leading to a capsize. While repeated oscillations of increasing magnitude are commonly associated with the free surface effect, they are not a necessary condition. For example, in the cases of both the and , gradual buildup of water from fire fighting caused capsizing in a single continuous roll.
Жеңілдіктер
Бұл қауіпті азайту үшін жүк кемелері үлкендерінің орнына бірнеше кіші көлемді жүк бөлімшелерін немесе сұйық резервуарларды пайдаланады, сондай-ақ жүк бөлімшелерінің немесе сұйық резервуарлардың ішіндегі еркін беттік әсерді кемеге жалпы тұрақсыздық әкелмейтіндей болу үшін бөлігіштер орнату мүмкін. Жеке жүк бөлімшелерін немесе сұйық резервуарларын салыстырмалы түрде толық немесе бос ұстау – бұл әсерді және оның тудыратын проблемаларды азайтудың тағы бір жолы. Гидравликалық танкерлер резервуарды әрдайым толық ұстау үшін жеңіл майды ығыстыру үшін суды қолданады. Кеменің орта сызығынан өтетін резервуарлар мен бөлімшелер тұрақсыздық тудыратын тербелістерге көбірек бейім. Сол сияқты, тар бөлімшелер (кеменің бағытынан қақпаққа дейін созылған) және орта сызықтан алыс орналасқан бөлімшелер де тұрақсыздыққа себеп болу ықтималдығы аз.
To mitigate this hazard, cargo vessels use multiple smaller bulk compartments or liquid tanks, instead of fewer larger ones, and possibly baffles within bulk compartments or liquid tanks to minimize the free surface effects on the craft as a whole. Keeping individual bulk compartments or liquid tanks either relatively empty or full is another way to minimize the effect and its attendant problems. Hydraulic tankers use water to displace lighter oil to keep the tank full at all times. Tanks or compartments that do not straddle the vessel's centerline are somewhat less prone to destabilising oscillations. Similarly, narrow compartments (aligned bow to stern) and compartments at the extremes away from the centerline are less prone to cause instability.
Тарихи мысалдар
Су басу, сұйық жүк ағуы немесе кез келген бөлімдерде немесе су кемелерінің палубаларындағы судың кездейсоқ түсуі (жауын-шашыннан, толқындардан немесе корпустың зақымдануынан) және осының салдарынан туындайтын еркін беттік әсері көбінесе апаттарға, құлауларға және адам шығындарына себеп болады, мысалы, TEV Wahine (Веллингтон, Жаңа Зеландия, 1968 жылғы сәуір), (Зебрюгге, Бельгия, 1987 жылғы наурыз) және (Балтық теңізі, 1994 жылғы қыркүйек). RORO паромдарының бірі – al Salam Boccaccio 98 (Қызыл теңіз, 2006 жылғы ақпан) жағдайында, дұрыс емес өрт сөндіру шаралары су басуға алып келді, бұл тұрақсыздық пен құлауға себеп болды. Аль Салам Боккаччо 98 және Costa Concordia екі жағдайында да кеме күрт бұрылғаннан кейін бірден қатты қисайды, соның салдарынан судың тұрақсыз көлемі (соңғы жағдайда соқтығысудан зақымданудан) кеменің бір жағынан екінші жағына жылжыды.
Flooding, liquid cargo leakage, or unintended water (from precipitation, waves, or hull damage) in any compartments or on any decks of watercraft, and the resulting free surface effect are often a contributing cause of accidents, capsizes, and casualties e. g. the loss of TEV Wahine (Wellington, New Zealand, April 1968), (Zeebrugge, Belgium, March 1987), and (Baltic Sea, September 1994). In the case of the RORO ferry al Salam Boccaccio 98 (Red Sea, February 2006), improper fire fighting procedures caused flooding leading directly to instability and capsize. In both the cases of the al Salam Boccaccio 98 and Costa Concordia, severe listing followed immediately after the ship had undergone a hard turn, causing unstable volumes of water (from collision damage in the latter) to surge from one side of the ship to the other.
Жерге және әуе кемелеріне әсері
Еркін бет әсері кез келген көлік құралына әсер ете алады, оның ішінде су кемелеріне (ең көп кездесетіні), ірі жүк немесе сұйық танкерлік жартылай тіркемелерге және жүк көліктеріне (бұрылып қалуға немесе аударылып кетуге себеп болады), сондай-ақ ұшақтарға (әсіресе өрт сөндіруге арналған су шашыратушыларға және жанармай құюшы танкерлерге, онда бөлігіштер әсерді азайтады, бірақ толығымен жоймайды). "Еркін бет әсері" термині гравитация күші әсер ететін сұйықтықты білдіреді. Сұйықтық динамикасы – бұл еркін бет әсерін және ғарыш кемелері сияқты жағдайларды қамтитын кең сала, онда гравитация маңызды емес, бірақ инерция мен импульс күрделі сұйықтық механикасымен өзара әрекеттесіп, көліктің тұрақсыздығына әкеледі.
The free surface effect can affect any kind of craft, including watercraft (where it is most common), bulk cargo or liquid tanker semi trailers and trucks (causing either jackknifing or roll overs), and aircraft (especially fire fighting water droppers and refueling tankers where baffles mitigate but do not eliminate the effects). The term "free surface effect" implies a liquid under the influence of gravity. Slosh dynamics is the overarching field which covers both free surface effects and situations such as space vehicles, where gravity is inconsequential but inertia and momentum interact with complex fluid mechanics to cause vehicle instability.
Реттеу
Кемелердің еркін беттік әсерінен аударылу қаупін азайту үшін, SOLAS конвенциясы және қалыпты тұрақтылық туралы халықаралық кодекске сәйкес, барлық кемелерге халықаралық деңгейде міндетті талаптар қойылады.
To reduce the effects of free surface effect potentially capsizing a ship, regulatory requirements apply to all ships internationally under the SOLAS Convention and the International Code on Intact Stability.