Реферат: Основные теории судна (ОТС)
Содержание.
1. Технико-эксплуатационныехарактеристики судна. Класс Регистра судоходства России, присвоенный судну
2. Определениеводоизмещения и координат центра тяжести судна. Контроль плавучести иостойчивости
3. Расчёт ипостроение диаграмм статической и динамической остойчивости
4. Определениепосадки и остойчивости судна в эксплуатационных условиях
5. Определениерезонансных зон бортовой, килевой и вертикальной качки по диаграмме Ю. В.Ремеза
Список использованной литературы
Часть 1.
Технико-эксплуатационныехарактеристики судна. Класс Регистра судоходства России, присвоенный судну.
1.1 Технико-эксплуатационныехарактеристики судна
«АМУР-2526».
Тип судна – стальное,однопалубное, двухвинтовое грузовое судно, без оседловатости, с двойным дном, сдвойными бортами, восемью поперечными переборками, с баком и ютом, машиннымотделением, надстройками и рубками, расположенными в корме, с тремя грузовымитрюмами.
Назначение судна –перевозка генеральных и насыпных грузов, включая зерно, уголь и контейнеры.Максимальное количество контейнеров 102 TEU.
Страна приписки – Россия.
Порт приписки –Архангельск.
Судовладелец – АО «Северное речноесудоходство».
Построен в августе 1988г. вЧехословакии.
Класс – КМêЛЗIIIСП
Дедвейт – 3148 т. включая 157 т.топлива и 1905 т. водяного балласта.
Скорость судна в полном грузу – 10,0узлов.
Наибольшая длина – 116,03 м.
Длина между перпендикулярами – 111,2м.
Ширина – 13,43 м.
Высота борта – 6 м.
Осадка по ЛГВЛ – 4 м.
Водоизмещение по ЛГВЛ – 5025 т.
Класс регистрасудоходства, присвоенный судну: КМêЛЗIIIСП
КМê — основной символ класса судна, построено под надзоромдругого, признанного Морским регистром судоходства, классификационного органа,по правилам классификации, а затем судну присвоен класс Морского регистрасудоходства.
К — корпус построен по правилам и под надзором Морского РегистраСудоходства
М –механические установки судна построены по правилам и под надзором МорскогоРегистра Судоходства
Л3– знак категории ледового усиления. Означает что судну разрешеносамостоятельное плавание по мелко битому льду или же под проводкой ледокола вкруглогодично замерзающих морях, в легких ледовых условиях.
IIIСП – знак ограничения района плавания. СП — смешанноеплавание (река-море). Разрешено плавание в морских районах с максимальнодопустимой высотой волны 3-х процентной обеспеченности 3,5 м, с учетомконкретных ограничений по району плавания, обусловленными ветроволновыми режимами бассейнов с установлением при этом максимально допустимого удаления отместа убежища, которое не должно превышать 50 миль.
/>
Схематический продольный разрези вид на верхняя палубу судна приведены на Рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 –Схематический продольный разрез и вид на верхнюю палубу судна
Часть 2.
ОПРЕДЕЛЕНИЕВОДОИЗМЕЩЕНИЯ И КООРДИНАТ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ СУДНА. КОНТРОЛЬ ПЛАВУЧЕСТИ ИОСТОЙЧИВОСТИ.
2.1Исходные данные:
Характеристикисудна порожнем:
М0=1873,1т. (М0–водоизмещение судна)
ХG0= -9,34м.(ХG0– абсцисса центра тяжести)
ZG0=5,14м. (ZG0– аппликата центра тяжести)
m =0,8 м3/т
2.2Определение массы груза в трюмах:
Количество груза в каждомтрюме судна определяется по формуле:
/> (2.4)
где uтрi — объем i-го трюма, м3
m — удельный погрузочный объем груза,м3/т
m = 0,80м³/т — удельный погрузочный объем перевозимого в трюмахгруза.
Таблица2.1 — Характеристики грузовых трюмов судна.
Наименование
Расположение
Допускаемое давление, qдоп , т/м2
Площадь
Sтрi,
м2
Объем
Vтрi,
м3
Координаты ЦТ, м
Xтр
Zтр
Трюм1
Трюм2
Трюм3
шп. 26-52
шп. 52-98
шп. 98-144
6,20
6,20
6,20
145
256
256
874
1595
1595
34,16
14,63
-10,67
3,98
4,03
4,03
Всего 657 4064 Крышки люков 1,75Т. к удельный погрузочныйобъем груза мал, то вычисляем по следующей формуле:
/> (2.5)
/> — соответственно длина,ширина i-го трюма и высота штабеля груза в нем, м; Максимально допустимая высота штабелядля груза с малым удельным погрузочным объемом вычисляется по формуле
/> (2.6)
где/> — максимально допустимаянагрузка на судовое перекрытие, т/м2. Значения /> приведены в таблице 2.1
mтр1 = 899 т
mтр2,3 = 1587,2 т
Таблица 2.2 — Расчет водоизмещения и координат центра тяжести судна вэксплуатационном случае нагрузки.
Cтатьи нагрузки
mi, т
xi, м
zi, м
mi*xi, тм
mi*zi, тм
δmh, тм
1. Балласт т. №1
0,04 50,47 0,01 2,0188 0,0004 -2. Балласт т. №2
1,50 38,92 0,04 58,38 0,06 -3. Балласт т. №3
0,70 34,38 0,03 24,066 0,021 -4. Балласт т. №4
- 34,38 - - -6. Балласт т. №6
2,50 14,63 0,05 36,575 0,125 -7. Балласт т. №7
1,10 14,63 0,025 16,093 0,0275 -8. Балласт т. №8
1,60 14,63 0,04 23,408 0,064 -9. Балласт т. №9
0,90 -10,67 0,01 -9,603 0,009 -10. Балласт т. №10
1,50 -10,67 0,02 -16,005 0,03 -11. Балласт т. №11
1,30 -7,65 0,02 -9,945 0,026 -17. Балласт т. №17
0,20 -24,54 0,01 -4,908 0,002 -18. Балласт т. №18
0,90 -25,04 0,02 -22,536 0,018 -19. Пресная вода
15,0 -20,23 0,25 -303,45 3,75 65,620. Пресная вода
15,0 -20,23 0,25 -303,45 3,75 65,621. Дизельное топливо
5,00 -27,45 1,2 -137,25 6 -22. Дизельное топливо
80,0 -25,94 2,55 -2075,2 204 8,6722а. Дизельное топливо
20,0 -25,80 3,40 -516 68 140,50523. Масло
3,00 -36,24 3,80 -108,72 11,4 0,5424. Подсланевые воды
2.24 - - - - 0,20625. Подсланевые воды
- - - - - 0,20626. Подсланевые воды
- - - - - 0,20627. Мытьевая вода
- - - - - 1,54528. Мытьевая вода
10,0 -26,62 0,42 -266,2 4,2 36,87429. Фекальная цистерна
174 -32,42 - - - 0,72130. Расходная цистерна
3,0 -54,07 5,0 -162,21 15 0,631. Пресные воды
- - - - -32.Трюм 1
899 34,16 3.98 30709.84 3578.02 -33. Трюм 2
1587,2 14,63 4,03 23220.8 6396,416 -34. Трюм 3
1587,2 -10,67 4,03 -16935.4 6396,416 -Итого
4421
-195,255
29,265
33382,4
16687,4
321,273
δmh<sub/>–поправкана свободную поверхность жидкости в цистерне; учитывается только для цистерн, в которых свободнаяповерхность распространяется на всю площадь цистерны, т.е. заполненных болеечем на одну треть. Если уровеньостатков в цистернах составляет 10 см и менее, то поправочные моменты, какправило, могут не вводится, рассчитывается по формуле:
δmh= Ix*ρ, тм
где Ix – момент инерцииповерхности, м4
ρ – плотность необходимойжидкости, т/м3 (пресная вода -1 т/м3, забортная вода,балласт, подсланевые воды, мытьевые воды, фекальные воды – 1,03 т/м3,масло – 0,9 т/м3, дизельное топливо – 0,85 т/м3)
Водоизмещение, абсцисса иаппликата центра тяжести судна порожнём определяются по формулам:
М = Мо+ Smi (2.1)
М = 6294,08 т
/> (2.2)
/>м
/> (2.3)
/>м
Плавучестьсчитается обеспеченной, если М /> />. Водоизмещение по грузовуюмарку />определено в 1 части курсовойработы (5025т). Т. к плавучесть судна не обеспечена, производим разгрузкутрюмов, пропорционально их вместимости.
2.3Разгрузка трюмов пропорционально их вместимости.
Т.к полученное водоизмещение слишком велико, то производим разгрузку трюмов:M –Mг.м=X,
гдеМ — полученное водоизмещение судна; Mг.м — водоизмещениепо грузовую марку
6294,08-5025=1269,08 т
(Т.к m1=m2, то при расчетах берем 2m2)
m1+2m2=1269,08
m1/V1=m2/V2
m1=1269.08-2m2
(1269.08-2m2)/V1=m2/V2
Взяв данные из таблицы аподставляем V1 и V2:
874m2=1595*1269.08-1595*2m2
874m2=2024182.6-3190m2
m2=2024182.6/4064
m2=498 (т)
m1/874=498/1595 => m1=272.8 (т)
Полученные массыразгрузки вычитаем из массы трюмов:
899-272,8=626,2(т) – загрузка 1 трюма
1587,2-498=1089,2(т) – загрузка 2,3 трюма
Cтатьи нагрузки
mi, т
xi, м
zi, м
mi*xi, тм
mi*zi, тм
δmh, тм
1. Балласт т. №1
0,04 50,47 0,01 2,0188 0,0004 -2. Балласт т. №2
1,50 38,92 0,04 58,38 0,06 -3. Балласт т. №3
0,70 34,38 0,03 24,066 0,021 -4. Балласт т. №4
- 34,38 - - -6. Балласт т. №6
2,50 14,63 0,05 36,575 0,125 -7. Балласт т. №7
1,10 14,63 0,025 16,093 0,0275 -8. Балласт т. №8
1,60 14,63 0,04 23,408 0,064 -9. Балласт т. №9
0,90 -10,67 0,01 -9,603 0,009 -10. Балласт т. №10
1,50 -10,67 0,02 -16,005 0,03 -11. Балласт т. №11
1,30 -7,65 0,02 -9,945 0,026 -17. Балласт т. №17
0,20 -24,54 0,01 -4,908 0,002 -18. Балласт т. №18
0,90 -25,04 0,02 -22,536 0,018 -19. Пресная вода
15,0 -20,23 0,25 -303,45 3,75 65,620. Пресная вода
15,0 -20,23 0,25 -303,45 3,75 65,621. Дизельное топливо
5,00 -27,45 1,2 -137,25 6 -22. Дизельное топливо
80,0 -25,94 2,55 -2075,2 204 8,6722а. Дизельное топливо
20,0 -25,80 3,40 -516 68 140,50523. Масло
3,00 -36,24 3,80 -108,72 11,4 0,5424. Подсланевые воды
2.24 - - - - 0,20625. Подсланевые воды
- - - - - 0,20626. Подсланевые воды
- - - - - 0,20627. Мытьевая вода
- - - - - 1,54528. Мытьевая вода
10,0 -26,62 0,42 -266,2 4,2 36,87429. Фекальная цистерна
174 -32,42 - - - 0,72130. Расходная цистерна
3,0 -54,07 5,0 -162,21 15 0,631. Пресные воды
- - - - -32.Трюм 1
626,2 34,16 3.98 21391 2492,276 -33. Трюм 2
1089,2 14,63 4,03 15935 4389,476 -34. Трюм 3
1089,2 -10,67 4,03 — 11621,76 4389,476 -Итого
3151,78 -195,255 29,265 22091,5 11587,728 321,273Используя полученныеданные и формулы 2.2 и 2.3 перерасчетаем водоизмещение, абсциссу и аппликатуцентра тяжести судна порожнём:
М = Мо+ Smi (2.1)
М = 5024,88 (т)
/> (2.2)
/>м
/> (2.3)
/>м
2.4 Нахождение поперечной метацентрической высоты дляданного случая нагрузки.
Метацентрическая высотавычисляется по формуле:
/>; (2.6)
где/> - аппликата поперечногометацентра находится по гидростатическим таблицам в зависимости отводоизмещения судна в заданном случае нагрузки. При необходимости должна бытьсделана интерполяция.
Изтаблицы следует, что />для моегослучая =5,69 м.
Подставляемзначение в формулу 2.5:
/>м
Исходя из полученного результата иданных в приложении Г, можно судить, что остойчивостьсудна считается обеспеченной, т. к hрасч.>hmin=0,80 м
Часть 3.
РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММ СТАТИЧЕСКОЙ И
ДИНАМИЧЕСКОЙОСТОЙЧИВОСТИ./> <td/> />/>3.1 Расчет плечстатической и динамической остойчивости.
Рисунок 3.1 — Пантокарены.
Плечистатической остойчивости />диаграммыстатической остойчивости определяют с помощью интерполяционных кривых плечостойчивости формы (пантокарен) />,приведенных выше. На пантокаренах проводят вертикаль через точку на осиабсцисс, соответствующую расчетному водоизмещению судна М. Точкипересечения вертикали с кривыми для различных углов крена /> дают значения плеч остойчивостиформы />. Далее плечи статическойостойчивости вычисляются по формуле:
/> (3.1)
Таблица 3.1 — Расчёт плеч диаграмм статической идинамической остойчивостиРасчетные
величины
углы крена θ, градус
10 20 30 40 50 60 70 80 90/>, м
1,0 2,0 2,82 3,53 3,92 4,2 4,2 4,0 3,7sin θ
0,17 0,34 0,5 0,64 0,76 0,86 0,93 0,98 1/>, м
0,7293 1,458 2,145 2,745 3,260 3,689 3,989 4,20 4,29/>, м
0,2707
0,541
0,675
0,784
0,659
0,510
0,210
-0,204
-0,59
Интeгpaльныe суммы/>
0,2707 1,082 2,299 3,758 5,202 6,372 7,093 7,099 6,305/>
0,0236
0,094
0,200
0,328
0,453
0,555
0,618
0,619
0,549
/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />После расчета данных, занесенных втаблицу, составляем график статической и динамической остойчивости:
/> Рисунок 3.2 — Диаграммастатической остойчивости.
/> Рисунок 3.3 — Диаграммадинамической остойчивости.
3.2. Проверкапараметров диаграммы статической остойчивости
на соответствие нормамостойчивости Регистра судоходства
России.
По диаграмме статическойостойчивости (Рисунок 3.2) определяем максимальное плечо статическойостойчивости lmax,соответствующий ему угол крена qmax и угол заката диаграммы qзак и сравниваем их с требуемымиРегистром.
Регистр требует, чтобы lmax<sub/>было не менее 0,20 м для судов, длинакоторых не менее 105 м при угле крена qmax ³300. Угол заката диаграммыдолжен быть не менее 600.
Из Рисунка 3.2 видно, чтоlmax=0,78 м, qmax=400, qзак=750, значит параметрыдиаграммы статической остойчивости соответствуют нормам остойчивости Регистрасудоходства России.
По диаграмме статической остойчивости (Рисунок3.2) определяем графическим способом начальную метацентрическую высоту(проводим касательную к графику и восстанавливаем перпендикуляр из точки q=1 рад), которую сравниваем со значением, рассчитаннымво 2 части.
LQ(q=1 рад=57,3°)=1,4= h=1,4 м.
4.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОСАДКИ И ОСТОЙЧИВОСТИ СУДНА В ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ УСЛОВИЯХ.
4.1 Определениепосадки и выполнение контроля остойчивости
судна после приёма впромежуточном порту палубного груза.
Груз размещается налюковых крышках. Высота штабеля равна 2,8 м, ширина равна ширине крышки люка.
Принимаем палубный груз.Так как на судно грузится груз с малым удельным погрузочным объемом (m=0,8 м3/т) игрузоподъемность использована полностью, то условно считаем, что с суднавыгружено в промежуточном порту 100 т груза таким образом, что его центртяжести не изменился, и принят палубный груз в количестве 100 т.
В нашем случае масса палубного груза:mгр = 100 т
Аппликата центра тяжестипринимаемого на палубу груза вычисляется по формуле:
Zгр = H+hkом+1,4 (4.1)
где Н — высота борта судна, H=6 м (см. Часть 1);
hkом — высота комингса люка, определяемпо схематическому чертежу судна (Рисунок 1.1) с учетом масштаба по высоте hk=1,3 м, тогда
Zгр=6+1,3+1,4=8,7 м
Абсциссу центра тяжестипалубного груза xгр определим из условия, что абсциссацентра тяжести судна не изменилась. Для этого вычтем в формуле (2.7) вчислителе момент 100*Xi, а в знаменателе mгр=100 т, т.е. разгрузим судно (где Xi – это абсцисса центра тяжести 2-готрюма — см. таблицу 1.1).
/> (4.2)
/>м
Xгр=13,5 м
Длину груза определим, учитываядопустимое давление на крышки люков (таблица 2.1). Площадь груза определяетсяпо формулам:
/> (4.3)
/> (4.4)
где Sгр, lгр, bгр– соответственно площадь, длина иширина палубного груза, м;
qдоп– допустимое давление на крышкилюков (таблица 2.1).
Получаем:
/>
Так как принимаемый палубный грузмалый используем формулу для приёма и снятия малого груза:
/> (4.5 –4.6)
где q — число тонн, изменяющих осадку на 1 см,
q=13,77 т/см (определяется поПриложению Г[1]);
М =5024,88 т, h=1,40 м (см. Часть 2)
d=4 м (см.Часть 1)
dd= 100/13,77=7,26 см = 0,0726 м,тогда
dh=100/(4924,88+100)*(4+0,0726/2-8,7-1,4)=-0,12 м,
тогда метацентрическаявысота судна с палубным грузом будет вычисляться по формуле:
h1 = h + dh (4.7)
где h — метацентрическая высота (см. Часть 2)
h1=1,40+(-0,12)=1,28 м
Изменения осадок носом икормой при приёме груза находят по формулам:
ddн=tн*mгр/10
(4.8)
ddк=tk*mгр/10
Значения tн и tk определяются с помощью таблицы изменений осадки от приёма 10 т груза(Рисунок 4.1).
Из таблицы Рисунка 4.1для осадки d = 4 м получаем значения
tн и tk: tн = 1,2 см и tk = 0,29 см, тогда
ddн= 1,2*100/10=12 см
ddк= 0,29*100/10 =2,9 см
4.2. Определение углакрена судна от неудачно размещённого груза массой mгр=100т с координатой у=-0,50 м.
Еслигруз размещён неравномерно по ширине, то судно получит статический крен,который определяется формулой:
/> (4.9)
где m = 100 т — масса неудачно размещённого груза;
у = — 0,50 м — координата неудачноразмещённого груза;
/> <td/> />h = 1,40 м — метацентрическая высота(см. Часть 2)
/>/>М = 5024,88 т — водоизмещение судна,
Рисунок 4.1 –Изменение осадки от принятия/снятия 10 тонн груза
/>град
Получаем: Q= -0,410.
Угол крена в формуле(4.9) получился отрицательным, это значит, что судно имеет крен на левыйборт.
4.3. Определениестатических и динамических углов крена от шквала, создающего кренящий момент Мкрдин=500 тм, при бортовой качке с амплитудой Qт= ±15°
Углыкрена определяется с помощью диаграмм статической и динамической остойчивости(Рисунки 4.2 — 4.7)
Плечо кренящего момента находят по формуле:
/> (4.10)
/>
Q, град
lQ, м
/>Рисунок 4.2 — Диаграмма статической остойчивости приотсутствии крена
lд, м
Q, град
Qд
/>Рисунок 4.3 — Диаграмма динамической остойчивости приотсутствии крена
/>
Рис.3
Рисунок 4.4 — Диаграмма статической остойчивости прикрене на наветренный борт
Qд
Q, град
lд, м
/>Q
Qд
Рисунок 4.5 — Диаграммадинамической остойчивости при крене на наветренный борт./>
Рисунок 4.6 — Диаграмма статической остойчивости прикрене на подветренный борт.
Qд
Q, град
lд, м
/>Рисунок 4.7 — Диаграмма динамической остойчивости прикрене на подветренный борт.
Надиаграмме статической остойчивости динамический угол крена определяют изусловия равенства работы восстанавливающего и кренящего моментов. Работавосстанавливающего момента равна площади, ограниченной графиком диаграммыстатической остойчивости, осью абсцисс и перпендикуляром к ней, восстановленномиз точки Qд. Работа кренящего момента равнаплощади, ограниченной графиком кренящего момента до угла крена Qд осью абсцисс. Положениеперпендикуляра при Qд подбирается таким образом, чтобы площади под диаграммой статическойостойчивости и графиком кренящего момента были равны.
Подиаграмме динамической остойчивости задача решается следующим образом. На осиабсцисс диаграммы откладывается угол, равный 1 радиану (57,3°), и из полученнойточки восстанавливается перпендикуляр. На перпендикуляре откладывается плечокренящего момента 1динкр, конец этого отрезкасоединяется с началом координат. Абсцисса точки пересечения этой прямой сдиаграммой динамической остойчивости соответствует углу динамического кренасудна от шквала.
Снимаяна диаграммах статической и динамической остойчивости значения статического идинамического углов крена, получаем:
При наличии у судна кренана тихой воде по диаграмме статической остойчивости (Рисунок 4.2)Qст=3,50, Qд = 70и по диаграммединамической остойчивости (Рисунок 4.3) Qд = 70.
При крене судна нанаветренный борт по диаграмме статической остойчивости (Рисунок 4.4) Qст=40, Qд = 230и по диаграммединамической остойчивости (Рисунок 4.5) Qд = 230.
При крене судна наподветренный борт по диаграмме статической остойчивости (Рисунок 4.6) Qст=3,70,Qд<sub/>= -9,40и по диаграмме динамическойостойчивости (Рисунок 4.7) Qд = -9,40.
Таким образом, можем сделать вывод, что во время шквальноговетра динамические углы будут больше в том случае, когда на волнении суднонакреняется на наветренный борт. Эта ситуация принимается за расчётную принормировании их остойчивости.
4.4. Проверкаудовлетворения требований остойчивости судна в
соответствии сПравилами Регистра судоходства в случае смещений груза зерна во всех трюмаходновременно.
а) Рассмотрим первыйслучай, когда трюма заполнены «под крышки», т.е. высота пустоты в соответствиис Правилами Регистра для данного судна должна приниматься равной 100 мм. Вслучае полного заполнения трюмов (Рисунок 4.8) условный расчётный угол смещенияповерхности зерна принимается равным 150.
b
/>
/> 15о
/>/>/>/>/>/>/>
100
/>/>/>/>
/>/>/>/> уi
/>
/>
Рисунок 4.8 — Схема перемещения зерна в случае полного заполнения трюма
Расчётный объёмный кренящий момент от поперечного смещениязерна, отнесённый к единице длины грузового помещения, в соответствии с
Правилами Регистра, определяется по формуле:
МLy= Sпуст . yпуст (4.11)
где Sпуст — площадь перемещающейся пустоты, м2;
yпуст — поперечное перемещение пустот, м.
Для вычисления Sпуст воспользуемся формулой:
Sпуст1 = (b2* tg150)/2 (4.12)
Sпуст2 = Bтр.0,1 (4.13)
где Sпуст1 — начальная площадь пустоты, м2;
Sпуст2 — площадь пустоты после смещения, м2;
b — ширина пустоты по крышке люка;
Bтр — ширина трюма, Bтр = 9,9 м (определяется по рисунку 1.1с учетом масштаба по ширине);
Sпуст2 = 9,9* 0,1 = 0,99 м2
Sпуст2= Sпуст1
0,99 = b2/2 * tg150= b2/2*0,27
b2 = 1,01/0,134 = 7,54 м2
b = 2,7 м
Поперечное смещение пустоты упуствычисляется по формуле (из Рисунка 4.8):
yпуст= Bтр - Bтр/2 - b/3
yпуст = 9,9-9,9/2-2,7/3 = 4,05 м
Используя формулу (4.11), найдёмрасчётный кренящий момент MLy:
MLy= 0,99*4,05= 4,01 м3
Плечо расчётногокренящего момента /> определяется поформуле:
/> (4.14)
где М — водоизмещение судна, т (см.Часть 2)
/> - длина всех трюмов, /> = 61 м (определяется порисунку 1.1 с учетом масштаба по длине);
mзерн — удельный погрузочный объёмзернового груза, м3/т;
k=1,06 для полностью загруженноготрюма, k =1,12 для частично загруженноготрюма
Удельный погрузочный объём m кукурузы равен 1,4 м3/т
Из формулы (4.12) получаем:
/>
Для проверки остойчивостипосле смещения зерна в обоих случаях на график статической остойчивости(Рисунки 4.9, 4.11) наносят график кренящего момента. График кренящего моментав соответствии с Правилами Регистра судоходства представляется прямой линией,проведенной через точки с координатами Q=00; /> и Q=400; />.Статический угол крена от смещения зерна определяется по диаграмме статическойостойчивости.
Остаточная площадьдиаграммы после смещения зерна Sоствычисляетсяпо диаграмме статической остойчивости численными методами.
/>
Рисунок 4.9 — Диаграмма статической остойчивости в случае полного заполнения трюмов.
Мейлер Л.Е.
Ляшко Р.А.
Остаточнуюплощадь диаграммы определим из заштрихованного прямоугольного треугольника:/> град.м.=0,157 рад.м., что больше чем0,075 рад.м. (или 4,3 град.м).
б) Рассмотрим второйслучай, когда предусматривается частичное заполнение трюмов. В случае частичнойзагрузки трюмов (Рисунок 4.10) условный расчётный угол смещения поверхностизерна принимается равным 250.
Расчётный объёмный кренящий момент от поперечного смещениязерна, отнесённый к единице длины грузового помещения, в соответствии сПравилами Регистра, определяется по формуле (4.11)
Для вычисления Sпуст воспользуемся формулой:
Sпуст = (B2тр*tg250)/8 (4.15)
где Sпуст — площадь пустоты после смещения, м2
Bтр — ширина трюма, Bтр = 9,9 м
Sпуст =9,92/8*0,466 = 5,71 м2.
/>
Рисунок4.10 — Схема перемещения зерна в случае частичного заполнения трюма.
Поперечное смещение пустоты упуствычисляется по формуле (из Рисунка 4.10):
упуст = Bтр — Bтр/6- Bтр/6
упуст = 9,9-9,9/6-9,9/6 = 6,6 м
Используя формулу (4.9), найдёмрасчётный кренящий момент MLy:
MLy = 5,71*6,6=37,69 м3
Плечо расчётного кренящего моментаопределяется по формуле (4.14)
/>/>
/> /> /> /> />lQ, м
/> /> />Q, град
Рисунок 4.11 — Диаграмма статическойостойчивости в случае частичного заполнения трюмов
Остаточную площадь диаграммы определим из заштрихованного прямоугольного треугольника:
/> град.м. =0,051 рад.м., что меньше чем0,075 рад.м. (или 4,3 град.м.).
Проверка требований остойчивостисудна в соответствии с Правилами Регистра судоходства:
Согласно «Международногозернового кодекса» и отечественным правилам перевозки зерна характеристикиостойчивости судна, после смещения зерна, должны удовлетворять следующимтребованиям:
· угол статическогокрена судна qд<sub/> отсмещения зерна не должен превышать 12° или угла входа палубы в воду qd, если он меньше 12°.
· остаточнаяплощадь Sост диаграммы статической остойчивостимежду кривыми восстанавливающих и кренящих плеч до угла крена, соответствующегомаксимальной разности между ординатами двух кривых qmax или 40°, или угла заливания qзал в зависимости от того, какой из нихменьше, при всех условиях загрузки должна быть не менее 0,075 м. рад.
У судов типа «Амур» уголзаливания равен qзал =29,12о.
В случае полногозаполнения трюмов угол статического крена судна Qст равен 1,20, а это меньше120. Остаточная площадь диаграммы статической остойчивостиприблизительно равна 0,19 рад.м., что больше 0,075 рад.м.
Следовательно, можносделать вывод, что в случае полного заполнения трюмов характеристикиостойчивости судна после смещения зерна удовлетворяют всем требованиям.
В случае частичнойзагрузки трюмов угол статического крена судна Qд равен 12,70, а это больше120. Остаточная площадь диаграммы статической остойчивостиприблизительно равна 0,051 м.рад, что меньше 0,075 м.рад.
Тогда, делаем вывод, чтов случае частичного заполнения трюмов характеристики остойчивости судна послесмещения зерна не удовлетворяют всем требованиям.
5. ОПРЕДЕЛЕНИЕРЕЗОНАНСНЫХ ЗОН БОРТОВОЙ, КИЛЕВОЙ И ВЕРТИКАЛЬНОЙ КАЧКИ С ПОМОЩЬЮ УНИВЕРСАЛЬНОЙ
ДИАГРАММЫЮ.В. РЕМЕЗА.
5.1 Определение периодов собственныхбортовых, килевых и
вертикальных колебанийсудна в заданном случае нагрузки.
Значительное возрастание амплитуд бортовых и килевыхколебаний судна наблюдается на нерегулярном волнении при совпадении среднегокажущегося периода волн и периода бортовой, килевой или вертикальной качки.
Собственные периоды различных видовкачки определяются по формулам
/> - для бортовой качки; (5.1)
/> - для килевой и вертикальнойкачки (5.2)
где Тq, Тy, Тz — периоды бортовой, килевой ивертикальной качки
соответственно, с;
В — ширина судна; В = 13,43 м (см.Часть 1);
d — осадка судна; d = 4 м (см. Часть 1);
с — инерционный коэффициент судна; с= 0,8 с/м1/2
h — метацентрическая высота судна; h = 1,40 м (см. Часть 2)
Тогда, используя формулу (5.1),найдём период бортовой качки:
/>, Тq = 9,08 с
Используя формулу (5.2), найдёмпериод килевой и вертикальной качки:
Тy = Тz = 2,4.41/2= 4,8 с
5.2. Определение резонансных сочетаний курсовых углов искоростей судна для бортовой и килевой качки при волнении с интенсивностью 4 и6 баллов.
Найдём расчётную длину волны поформуле:
/> (5.3)
где tо — средний период нерегулярных волн, c;
kl<sub/>- коэффициент, учитывающий степень нерегулярностиволнения;
kl принимается kl = 0,78.
Период tо может быть вычислен по следующейформуле:
/> (5.4)
где h3% — определяется по шкале Бофорта.
Расчет производится для волн, высотакоторых соответствует 4 и 6балльному волнению.
При 4-х балльном волнении высотаволны h3%=1,625 м
При 6-ти балльном волнении высотаволны h3%=4,75 м
Тогда по формуле (5.4)
tо= 3,1. 1,6251/2= 3,95 с
tо= 3,10. 4,751/2= 6,75 с
Подставляя в формулу(5.3), полученные значения tо, найдёмрасчётную длину волны
l= 1,56. 0,78. 3,952= 18,98 м - при4-х балльном волнении
l= 1,56. 0,78. 6,752= 55,44 м - при6-ти балльном волнении
Резонансные зоны для каждого вида качки определяются по диаграммеЮ.В.Ремеза (Рисунки 5.1-5.4) в следующей последовательности. Откладываемрасчетную длины волны на оси ординат и через нее проводим горизонталь допересечения с границами интервалов.
Тq1=0,7 Тq<sub/>; Tq2=1,3 Tq
Тy1=0,7 Тy; Ty2=1,3 Ty
Таким образом:
Для бортовой качки граница определяется
Тq1= 0,7. 9,08 = 6,36 с
Тq2= 1,3. 9,08 = 11,8 с
Для килевой качки граница определяется
Тy1= 0,7. 4,8=3,76 с
Тy2= 1,3. 4,8=6,24 с
Из точекпересечения проводят вертикальные линии до границы, соответствующеймаксимальной скорости судка в нижней части диаграммы (10 узлов).
Зона,ограниченная вертикальными линиями и полукруглой частью диаграммы, представляетобласть сочетаний скоростей и курсовых углов судна, неблагоприятных в отношенииуказанных видов качки.
Прианализе и использовании этих расчетов следует помнить, что при курсовых углах(0° < q <12° (встречное волнение) и168°< q < 180° (попутное волнение) даже вусловиях резонанса амплитуды бортовой качки будут незначительны. Поэтому этидиапазоны курсовых углов можно не относить к опасным.
Аналогичнымобразом из резонансной зоны для килевой качки можно исключить курсовые углы 78°< q < 102°.
6. Литература.
1. Гуральник Б.С.,Мейлер Л.Е. «Оценка посадки, остойчивости и поведения судна в процессеэксплуатации». Методические указания по выполнению курсовой работы подисциплине «Основы теории судна» для курсантов дневной и заочной формы обученияпо специальности 240100 “Организация перевозок и управление на транспорте”. –Калининград, БГА РФ, 2003 г. – 28 с.
2. КулагинВ.Д. Теория и устройство промысловых судов: Учебник
для вузов. — 2-е изд., перераб. и доп. — Л.: Судостроение, 1986. — 392 с.
3. Правила классификации и постройки морских судов: В 2-х т.- СПб.: Морской Регистрсудоходства, 1995 г.
4. Б.М.Яворский, Ю.А. Селезнев «Справочное руководство по физике». – М.: Наука, 1982.– 620 с.