Jirat klahan

1. เปลี่ยนทาง การทรงตัวเรือ

การทรงตัวเรือ

การทรงตัวเรือ คือ ความสามารถในการทรงตัวของเรือเมื่อเกิดการหมุนหรือแกว่งไปในทิศทางใดๆ อันเนื่องมาจากมีแรงมากระทำภายนอก

สภาวะสมดุลของเรือ

สภาวะสมดุลของเรือ

1. สภาวะสมดุลของเรือคือเมื่อมีแรงภายนอกมากระทำต่อเรือขณะที่อยู่ในน้ำด้วยแรงที่น้อยกว่าแรงลอยตัวของเรือจะส่งผลให้เรือมีแรงผลักกลับในทิศทางตรงกันข้ามกับแรงภายนอกซึ่งจะทำให้เรือกลับมาคงสภาวะสมดุล
2. สภาวะเป็นกลางของเรือคือเมื่อมีแรงภายนอกมากระทำต่อเรือขณะที่อยู่ในน้ำด้วยแรงที่เท่ากันพอดีกับแรงลอยตัวของเรือจะส่งผลให้เรือมีไม่มีแรงผลักกลับในทิศทางตรงกันข้ามกับแรงภายนอกซึ่งจะทำให้เรืออยู่ในสภาวะค้างอยู่กับที่หรือเป็นกลาง
3. สภาวะไม่สมดุลของเรือคือเมื่อมีแรงภายนอกมากระทำต่อเรือขณะที่อยู่ในน้ำด้วยแรงที่มากกว่าแรงลอยตัวของเรือจะส่งผลให้เรือไม่มีแรงผลักกลับในทิศทางตรงกันข้ามกับแรงภายนอกซึ่งจะทำให้เรือไม่สามารถกลับมาในสภาวะสมดุลได้หรือว่าเรือคว่ำนั้นเอง

คำนิยามต่างๆ

• ความหนาแน่น คือเป็นการวัดมวลต่อหนึ่งหน่วยปริมาตร ยิ่งวัตถุมีความหนาแน่นมากขึ้น มวลต่อหน่วยปริมาตรก็ยิ่งมากขึ้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง คือวัตถุที่มีความหนาแน่นสูง (เช่น เหล็ก) จะมีปริมาตรน้อยกว่าวัตถุความหนาแน่นต่ำ (เช่น น้ำ) ที่มีมวลเท่ากัน
• ระวางขับน้ำ (Displacement) คือ น้ำหนักของปริมาตรน้ำที่ถูกเรือแทนที่
• น้ำหนักเรือเปล่า (Light Displacement) คือน้ำหนักเรือเปล่า
• น้ำหนักเรือเมื่อบรรทุก (Load Displacement) คือน้ำหนักเรือทั้งหมดรวมทั้งสินค้า,เสบียงและน้ำมันเชื้อเพลิง
• น้ำหนักของเรือทั้งหมด (Deadweight) คือน้ำหนักของสินค้าทั้งหมด

• อัตราการกินน้ำลึก (Draught) คือระยะทางจากกระดูกงูถึงเส้นแนวน้ำ
• ส่วนที่พ้นน้ำ (Freeboard) คือระยะทางจากเส้นแนวน้ำถึงดาดฟ้าเรือ
• Breadth คือ ระยะทางจากกระดูกงูถึงดาดฟ้าเรือ
• ความสูงที่อยู่ในอากาศ (Air Draft) คือระยะทางจากเส้นแนวน้ำถึงส่วนที่สูงสุดของเรือ
• จุดตัดตั้งฉากที่หัวเรือ (Fwd Perpendicular) คือจุดที่ตัดหัวเรือและตัดกับเส้นแนวน้ำในทิศทางตั้งฉาก
• จุดตัดตั้งฉากที่ทางเรือ (Aft Perpendicular) คือจุดที่ตัดเพลาหางเสือกับเส้นแนวน้ำในทิศทางตั้งฉาก
• ความยาวตั้งแต่จุดตัดหัวถึงจุดตัดท้าย (Lenght Between Perpendicular)(LBP) คือความยาวตั้งแต่จุดที่ตัดหัวเรือและตัดกับเส้นแนวน้ำในทิศทางตั้งฉากถึงจุดที่ตัดเพลาหางเสือกับเส้นแนวน้ำในทิศทางตั้งฉาก
• ความยาวทั้งลำเรือ (Lenght Over All)(LOA) คือความยาวตั้งแต่หัวเรือถึงท้ายเรือ
• เส้นแนวตั้งที่ลากผ่านจุดศุนย์กลางลำ (Vertical Center Of Gravity) คือเส้นในแนวตั้งที่ลากผ่านจุดGในแนวภาคตัดขวาง
• เส้นแนวยาวที่ลากผ่านจุดศุนย์กลางลำ (Longitudinal Center Of Gravity) คือเส้นในแนวยาวที่ลากผ่านจุดในแนวภาคตัดตามยาว
• เส้นแนวขวางที่ลากผ่านจุดศุนย์กลางลำ (Transverse Center Of Gravity) คือคือเส้นในแนวขวางที่ลากผ่านจุดในแนวภาคตัดขวาง
• จุดศูนย์กลางลำเรือ (Center Of Gravity)(G) คือจุดรศูนย์รวมของน้ำหนักทั้งตัวเรือ
• จุดศูนย์กลางการลอยตัว (Center Of Buoyancy)(B) คือจุดศูนย์รวมของน้ำหนักตัวเรือใต้เส้นแนวน้ำ
• จุดศูนย์เสถียรตามขวาง (Transverse Metacentre)(M) คือจุดตัดที่เกิดจากการลากเส้นจากต่อจากจุดBไปยังเส้นแนวตั้งที่ลากผ่านจุดศุนย์กลางลำ(VCG)
• กระดูกงู (Kneel)(K) คือจุดที่ต่ำที่สุดของเรือ
• KM คือ ระยะจากกระดูกงู(K)ถึงจุด(M)
• KG คือ ระยะจากกระดูกงู(K)ถึงจุดศูนย์กลางลำ(G)
• GM คือ ระยะจากจุดศูนย์กลางลำ(G) ถึงจุด(M)
• Righting of lever (GZ) คือแขนโมเมนต์ตั้งตรง

สูตรในการคำนวณ

Waterplane Coefficient (C_W) คือค่าสัมประสิทธิ์ของพื้นที่แนวน้ำที่ระดับเส้นแนวน้ำต่างๆของเรือ

C_W = _WPA

^LxB

Block Coefficient (C_B) คือ ความสัมพันธ์ของค่าระวางขับน้ำของเรือกับความยาว ความกว้างและระดับกินน้ำลึก

C_B = _{Vol. of Disp ,} Disp._ship = (LxBxdxC_B) x ρ

^LxBxd

Midship Coefficient (C_M) คือ อัตราส่วนระหว่างส่วนที่อยู่ใต้ผิวน้ำในแนวขวางกับส่วนของกลางเรือ

C_M = A_m

^{Breadth x Draught}

Longitudinal Prismatic Coefficient (C_p) คืออัตราส่วนระหว่างปริมาตรใต้เส้นแนวน้ำกับส่วนกลางลำ

C_p = Vol. of Disp.

Water line lenght x Area of midship section(A_m)

Tonnes Per Centimetre Immersion(TPC) คือน้ำหนักต่อตันที่ทำให้อัตรากินน้ำลึกเปลี่ยนไป1เซนติเมตร

TPC = WPA x ρ

¹⁰⁰

Moment to Change Trim by One Centimetre (MCTC) คือโมเมนต์ที่ทำให้ความแตกต่างของอัตรากินน้ำลึกหัวกับท้ายเปลี่ยนไป1เซนติเมตร

MCTC = (W x GM_L) / (100 x L)

Free Surface Moment (FSM) คือโมเมนต์ที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของผิวน้ำในถัง

FSM = Moment of a slack tank X Weight of liquid it contents

Free Surface Correction (FSC) คือ ค่าที่แท้จริงของFSM

FSC = FSM / Disp.

Fresh Water Allowance (FWA) คือ น้ำจืดที่อนุญาตให้เข้าตัวเรือ

FWA(mm) = Disp._summer

^4TPCSW

TPC_SW คือค่าTPCของน้ำเกลือในเส้นแนวน้ำซัมเมอร์

Dock Water Allowance (DWA) คือน้ำจากท่าเรือที่ได้รับอนุญาตให้เข้าเรือ

DWA (mm) = FWA x (1025 - RD dock water )

²⁵

Effect of shifting คือ การเคลื่อนย้ายสินค้า

GG_V = w x d , w คือ น้ำหนักของสินค้า W คือ น้ำหนักของเรือทั้งหมด d คือ ระยะทางในการเคลื่อนย้าย

^W

Effect of loading คือ การโหลดสินค้าเข้าเรือ

GG_V = w x d

^W+w

Effect of discharging คือ การโหลดสินค้าออก

GG_v =w x d

^W-w

Multiple weight problem คือ การคำนวณน้ำหนักหลายๆก้อน

final KG(m) = final Moments (t-m)

final Displacement(t)

Righting Moment(RM) คือ โมเมนต์ตั้งตรง

RM = GZ x Disp. , GZ = GM x Sin0 KM - KG =GM

Free Surface Moment (FSM)

FSM (t-m) = 1 x ρ_t = LB³ x ρ_t

¹²

Free Surface Correction (FSC)

FSC = FSM

^Disp.

การนำไปใช้

ตัวอย่าง

เรือมี L กับ B 60m และ 12.4mตามลำดับจงหา WPA? ถ้า C_W 0.792 , WPA = C_W x L x B = (0.792 x 60 x 12.4) =589.2 m²

เรือมี L=96m B=18m d=4.64m Disp.=6490 จงหาC_B? , 6490 / 96 x 18 x 4.64 = 0.809

เรือมี L=120m B=24m C_w=0.770 ρ=1.025 จงหาTPC? , TPC=(WPA x ρ) / 100 = (120 x 24 x 0.770 x 1.025 ) / 100 =22.730

เรือ disp._summer =24000 t TPC ในน้ำเกลือ = 18 จงหา FWA? , FWA(mm) =disp._summer / 4TPC_SW = 24000 / (4 x 18 ) = 333.34 mm

เรือมี FWA=160 mm RD=1.008 จงหา DWA? , DWA(mm) = FWA x ((1025 - RD) / 25 ) = 160 x ((1025-1008) / 25 ) = 109 mm

ถ้ามีการเคลื่อนย้ายสินค้าน้ำหนัก 250t ลงมา16m จากตำแหน่งใต้ฝาระวางในระวางขนาด 22000tจงหาfinal KG , GG_v=(w x d )/ W =(250x16)/22000 = 0.182 m

ถ้าเรือมีระวางขับน้ำ 22000t KG= 5.6 จงหาfinal KG ถ้าโหลดสินค้าหนัก 180t ที่มีKG=9.6 , GG_v=(w x d)/ (W + w) = (180-(9.6-5.6)) / (22000 + 180) = 0.029 final KG=5.6+0.029=5.629m

ถ้าเรือมีระวางขับน้ำ 12260t KG=6.68m ถ้าโหลดสินค้าออก 34t KG= 2.2m จงหาfinal KG , GG_v=(w x d) / (W + w) = (34-(6.68-2.20)) / (12260-34) =0.012m final KG=6.680 + 0.012 = 6.692 m

ถ้าเรือมีระวางขับน้ำ 10000t KG=4.5m ถ้าโหลดสินค้าเข้า 120t KG 6.0 ,730t KG 3.2 โหลดสินค้าออก 68t KG 2.0 ,100t KG 6.2 ,การเคลื่อนย้ายสินค้า 86t KG 2.2 ไปยัง 6.0 จงหา final KG?

	น้ำหนัก(t)	KG(m)	Moment (t-m)
ship(+)	10000	4.5	45000.00
Load(+)	120	6.0	720.00
Load(+)	730	3.2	2336.00
Discharge(-)	-68	2.0	-136.00
Discharge(-)	-100	6.2	-620.00
Discharge(-)	-86	2.2	-189.20
Load(+)	86	6.0	516.00
FINAL	10682		47626.80

Final KG = total Moment / total weight = 47626.80 / 10682 = 4.459 m

ถ้าเรือมี KG=6.4 KM= 7.1 ระวางขับน้ำ= 25000t จงคำนวณหาRM ที่มีมุม 7องศา , RM= GZ x Disp. =0.7 x sin 7 x Disp. = 0.7 x sin 7 x 25000 = 2125 t-m

อ้างอิง

Ship Stability for Masters and Mates By Bryan Barrass and D.R.Derrett