Реферат: Управление мореходными качествами судна
Методические указания на выполнение курсовой работы/Сост. Даник А. В… – К.КДАВТ, 2009
Составил: ассистент кафедры «Управления судном» ш. д. п. Даник А. В.
Рецензент: доцент кафедры «Управления судном» к. д. п. Шмыгалев О. В.
ВВЕДЕНИЕ
Курсовая работа имеет цель закрепления теоретических и практических знаний при самостоятельном решении задач по расчету и оценке мореходных качеств судна, как перед загрузкой, так и в процессе и после загрузки судна в порту.
Курсовая работа носит комплексный подход по выполнению теоретических обоснований и производстве расчетов по оценке мореходных качеств судна, а также охватывает основные темы по дисциплине.
Особенностью курсовой работы является то, что процесс загрузки судна это трудоемкий, напряженный и сложный процесс, который в конечном итоге оказывает существенное влияние на следующие качества судна: плавучесть, остойчивость и непотопляемость судна в период рейса а следовательно правильная аккуратная и тщательная загрузка судна в порту перед рейсом позволяет добиться такого равновесного положения судна, при котором оно имело бы достаточные плавучесть и остойчивость.
В результате выполнения курсовой работы студент должен приобрести основные сведения о судне, понять его транспортные возможности, уметь производить расчеты по продолжительности рейса и по определению судовых запасов на него. А затем произвести размещение судовых запасов и груза так, чтобы судно после загрузки имело бы достаточные и необходимые показатели по мореходным качествам.
Курсовая работа выполняется студентом самостоятельно по заданию, которое состоит из общих и индивидуальных исходных данных.
Общие исходные данные — единые для всех студентов, а индивидуальные исходные данные — каждый студент выбирает из таблицы по последним цифрам шифра, т.е. номера своей зачетной книжки.
Методические указания составлены для вычислений, выполняемых «вручную», но, однако не исключают возможности выполнения вычислений на ЭЦВМ или на персональных компьютерах по программам, составленным как преподавателями кафедры, так и самим студентом.
1.
Тип судна
Танкер типа
«СПЛИТ»
2.
Длина наибольшая
L
186
м
3.
Длина между перпендикулярами
L┴┴
174
м
4.
Ширина наибольшая
B
23,45
м
5.
Высота борта от киля
H
12,55
м
6.
Осадка по ЛГМ при γ=1,025 т/м3
d
9,84
м
7.
Вместимость валовая
BRT
15089,86
р. т.
8.
Вместимость чистая
NRT
8154,14
р. т.
9.
Водоизмещение по ЛГМ
D
30400
т
10.
Дедвейт летний
Dw
22600
т
11.
Грузоподъемность
Dч
20000
т
12.
Судно порожнем
D
7727
т
13.
Груз:
Мазут (d= )
0,93
т/м3
14.
Главный двигатель – дизель «Бурмейстер и Вайн»
N
12000
л.с.
15.
Скорость в грузу
Vгр
15,3
уз
16.
Скорость в балласте
Vбал
16,8
уз
17.
Суточный расход запасов
а) моторное топливо
d= 0,92
т/м3
на ходу
qМТ(х)
40
т/сут
б) дизельное топливо
на ходу
qД(х)
2,2
т/сут
на стоянке
qД(ст)
5,4
т/сут
в) мазут
на ходу
qМ(х)
1,5
т/сут
на стоянке
qМ(ст)
2,5
т/сут
г) вода (питьевая, мытьевая)
qп.в.
108
л чел/сут
д) провизия
qпр
2,7
кг чел/сут
18.
Экипаж
nэк
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--13,5 т
на приход
=
10,0 т
РДТ =
80,5 т
≈
81 т
– запас котельного мазута на рейс судна, с учетом штормового запаса, рассчитывается по форме:
Котельный мазут
на ходу
qМ(х) · tх= 1,5 · 23,54 =
35,3 т
штормовой запас
10% =
3,5 т
на стоянке
qМ(х) · tст= 1,8 · 2,5 =
4,5 т
на приход
=
10,0 т
РМ =
53,3 т
≈
53 т
Масла
Количество смазочных масел составляет 5,6% от запаса всего топлива
– общее количество топлива на рейс рассчитывается по формуле:
Ртопл= РМТ + РДТ + РМ (2.1)
– запас смазочного масла на рейс судна, в процентах от запаса топлива, рассчитывается по формуле:
(2.2)
Вода пресная
для нужд экипажа
nпр.в · tр· nэк = 0,108 · 26,04 · 23=
64,7 т
штормовой запас
10% =
6,5 т
на приход
=
5,0 т
котельная
=
30,0 т
Рпр. в =
101,2 т
≈
101 т
– запас провизии для нужд экипажа, исходя из нормы потребления в кг на одного человека в сутки, рассчитывается по формуле:
Рпрод= nпр· tр· nэк(2.3)
Общее количество судовых запасов на рейс для судна, рассчитывается по формуле:
(2.4)
Подставляем значения величин в формулы (2.1), (2.2), (2.3) и (2.4) и получаем:
Решение:
Пример решения: РМТ= 1076 т; РДТ= 81 т.; РМ= 53 т;
Ртопл= РМТ + РДТ + РМ = 1076 + 81 + 53= ;
nсм. м=5,6 %, Ртопл= 1 210 тонн;
nпрод= 2,7 кг; tрс= 26,04 сут.; nэк= 23 человек;
Рпрод= nпр· tр· nэк= 0,0027 · 26,04 · 23 =
Ртопл= 1 210 т; Рсм= 68 т; Рпр.в= 101 т; Рпрод= 2,0 т;
Константа 65 т.
Итого запасов на рейс
РМТ
=
1076
т
РДТ
=
81
т
РМ
=
83
т
Рсм
=
68
т
Рпр.в
=
101
т
Рпрод
=
2
т
Рconst
=
65
т
ΣРзап
=
1446
тонн
Результаты расчета составляющих судовых запасов на рейс судна, сводим в таблицу 1.2.
продолжение--PAGE_BREAK--
1
2
3
4
5
1.
Судовые запасы: топлива
1210
т
– смазочного масла
81
т
– пресной воды
101
т
– продовольствия
2,0
т
– константа
65
Т
2.
Общее количество судовых запасов на рейс
1 446
т
Загрузка судна по летнюю грузовую марку Тл= 9,84 м
Dw=
22640
ΣPзап=
1446
Dч=
21194 тонны
Каждый танк (цистерна) могут быть заполнены не более, чем на 98% объема, т.е. максимальное количество груза (бункера) в танке (цистерне) можно определить по формуле:
Р= 0,98 · V· d
где:
V–
объем танка (цистерны), м3;
d–
плотность жидкости, т/м3.
Распределение переменных запасов по емкостям и отсекам
Статьи нагрузки
Вес, т
Плечи, м
Моменты, тм
От миделя, Мх
от ОП
x
z
нос +
корма –
Mz
Моторное топливо
Диптанк ЛБ
1076
303
69,25
5,72
20982,75
1733,16
Диптанк ПБ
303
69,15
5,72
20952,45
1733,16
Бункер-танк ЛБ
185
-48,11
5,24
8900,35
969,40
Бункер-танк ПБ
185
-48,11
5,24
8900,35
969,40
Расходный танк ЛБ
50
-48,43
9,26
2421,50
463,00
Расходный танк ПБ
50
-48,43
9,26
2421,50
463,00
Отстойный танк ЛБ
-48,43
9,26
0,00
0,00
Отстойный танк ПБ
-48,43
9,26
0,00
0,00
Мазут
Расходный танк для котла ЛБ
53
продолжение--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
Судно в грузу
30367
531966,42
492324,51
194753,14
ΣPixi
39641,90
Итак, после расчета загрузку судна в первом приближении:
– весовое водоизмещение судна D= 30367 т;
– координаты центра тяжести:
/>1,31 м;
С кривых элементов теоретического чертежа снимаем для Тср= 9,84 м (γ= 1,025 т/м3)
абсцисса центра величины
хс1
=
+1,00
м
аппликата центра величины (ордината)
Zc1
=
5,15
м
абсцисса центра тяжести ватерлинии
x`f
=
–3,65
м
Плечо дифферентующего момента
/>1,31 – 1,00 = +0,31 м
Дифферентующий момент
Мдиф= D · ℓдиф= 30367 · 0,31 = 9414 тм
Момент дифферентующий на 1 м
Мдиф 1м= 38400 тм
Угол дифферента
/>=0,00141
Абсцисса Ц. Т. ватерлинии
x`f= –3,65 м
Приращение осадки носом
/>= +0,12 м
Приращение осадки кормой
/>= +0,12 м
Тн= Тср+ ∆Тн= 9,84 + 0,12 = 9,96 м.
Тк= Тср– ∆Тк= 9,84 – 0,12 = 9,72 м.
∆`=∆Тн+ ∆Тк= 0,13 + 0,12 = +0,25 м
или />+0,25 м.
Перенесем часть груза из танка №1 центрального (х1= 55,63 м) в танк №9 центральный (х9= – 36,90 м) с учетом придания дифферента 10 см на корму
/>141,7т ≈ 142 тонны
По окончании расчёта параметров посадки и водоизмещения судна производится расчёт элементов остойчивости судна перед загрузкой:
поперечной hи продольной Hметацентрических высот судна по формулам:
(4.1)
(4.2)
аппликат метацентров начальной, поперечной Zmи продольной ZМостойчивости судна:
(4.3)
(4.4)
Подставляем значения величин в формулы (4.1), (4.2), (4.3), (4.4) и получаем:
Решение:
Пример решения:
r= 13,765 м.; Zg= 10,85 м.; Zc= 1,453 м.; R= 591,973 м.;
=13,765-(10,85-1,453)= .
/>=591,973-(10,85-1,453)= =13,765+1,453= .
=591,573+1,453=
В связи с большим количеством запасов на рейс необходимо определить возможность их размещения в предназначенные для них емкости с учетом заполнения последних на 98% и плотности бункера.
Очевидно, что объем запасов моторного топлива больше суммарного объема цистерн моторного топлива, поэтому его остаток разместим в танке №9 центральном.
1. Запасы топлива размещаются в топливных танках в следующей последовательности:
– заполняются расходные танки;
– заполняются танки, расположенные в МКО (машинно-котельном отделении);
– заполняются танки двойного дна;
– заполняются носовые диптанки;
– заполняются топливно-балластные танки.
2. Запасы смазочного масла заполняются в той же последовательности.
Некоторые топливные танки могут использоваться для размещения смазочного масла, а избыточное количество запасов топлива может размещаться в грузовых танках.
3. Запасы продовольствия размещаются в провизионные помещения поровну.
При заполнении танков судовыми запасами следует выполнять следующие правила:
танки заполняются полностью, для исключения влияния свободной поверхности жидкости на остойчивость судна или — оставлять частично заполненными рекомендуется:
танки, расположенные по диаметральной плоскости судна или
два или четыре танка, но расположенные симметрично по левому и правому бортам.
Размещение судовых запасов и груза производится в табличной форме:
отдельными таблицами на каждый вид судового запаса (топлива, смазочного масла, пресной воды, продовольствия, водяного балласта и груза) или одной таблицей, только с соответствующим разделением надписью: «Размещение запасов топлива» и т.д.
По окончании размещения каждого вида судового запаса производится расчёт координат центра тяжести XgиZgвида судового запаса, груза и балласта, а по окончании загрузки и диферентования его для положения близкого к ровному килю и без крена, также производится расчёт координат центра тяжести Xg1 иZg1судна после загрузки.
продолжение--PAGE_BREAK--
А. Размещение запасов топлива, определённого на рейс судна производится в топливные и грузовые танки и оформляется в табличной форме (таблица 2.1) в строгой последовательности для того, чтобы не нарушать остойчивость судна при погрузке и производстве расчетов.
№
Наименование танка
Шпангоут
Вместимость
(м3)
Тоннаж танка
(т)
Масса груза, запаса
(т)
Плечо
Момент
X
(м)
Z
(м)
Mx
(тм)
Mz
(тм)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
Диптанк
лб
106-128
705,3
655,9
600,0
69,25
5,73
41550,00
3438,00
2
Диптанк
пб
106-128
716,8
666,6
600,0
69,15
5,71
41490,00
3426,00
3
Бункер танк
лб
46-55
206,0
191,5
175,0
-48,11
5,24
-8419,25
917,00
4
Бункер танк
пб
46-55
206,0
191,5
175,0
-48,11
5,24
-8419,25
917,00
5
Расходный танк №1
лб
46-55
58,1
54,1
50,0
-48,43
9,26
-2421,5
463,0
6
Расходный танк №1
пб
46-55
58,1
54,1
5,0
-48,43
9,26
-2421,5
463,0
7
Отстойный танк
лб
46-55
78,0
72,5
-48,43
9,26
8
Отстойный танк
пб
46-55
78,0
72,5
-48,43
9,26
25
Грузовой танк №9
цтр
56-60
1399,8
1301,8
278,0
-36,90
6,21
-10258,2
1726,38
Всего
При нехватке танков под запасы топлива — использовать грузовой танк № 9 — Центр или бортовые (левого и правого бортов);
Если опять недостаточно танков под запасы топлива — использовать грузовой танк № 8 — Центр или бортовые (левого и правого бортов);
При размещении запасов топлива по танкам №№11,12,13,14,15 и 16, придерживаться:
по возможности танки №15 и 16 не заполнять;
или, в крайнем случае, заполнить танк №15;
или заполнить танк №15 полностью, а танк №16 — на 80% т.е. на 7.5 т
не заполнять танки №№23 и 24 (танки водяного балласта)
Расчеты производятся следующим образом:
Значение «масса» Рі(графа 6) умножается
* на плечо Хі(графа 7) и результат записывается в графу 9 (Мхі);
* на плечоZi( графа 8) и результат записывается в графу 10 (Мzi);
по окончании расчета по всем пунктам граф 9 и 10 производится:
* нахождение сумм åрi(графа 6 ) = Р (вида запаса или груза)
åМхі(графа 9 ) = Мх
продолжение--PAGE_BREAK--
åМzi(графа 10) = Мz
расчет значений координат центра тяжести вида запаса или груза по формулам:
Х = Мx/Р Z= Mz/Р
По окончании размещения запаса моторного топлива в топливные танки производится:
— нахождение сумм по графам 6, 9, 10, т.е.
по графе 6 />
по графе 9/> (гр.6 х гр.7)
по графе 10 /> (гр.6 х гр.8)
где n— количество заполненных танков
i— номер заполненного танка.
— расчет значений координат центра тяжести размещенного запасов по графам
/>(2.1)
/>(2.2)
(вычисление с точностью до 0.01 м и до 0.001 т. м.)
Подставляем значения величин в формулы (2.1), (2.2) и получаем:
Решение:
Пример решения:
Mx= 51100,30т. м.; Mz= 11350,38 т. м.; РМ. топл= 1928,0 т
/>= 51100,30/1928,0= 26,50 м.;
/>= 11350,38/1928,0= 5,89 м.
. Размещение запасов котельного мазута, определённого на рейс судна производится в топливные и грузовые танки и оформляется в табличной форме (таблица 2.2) в строгой последовательности для того, чтобы не нарушать остойчивость судна при погрузке и производстве расчетов.
№
Наименование танка
Шпангоут
Вместимость
(м3)
Тоннаж танка
(т)
Масса груза, запаса
(т)
Плечо
Момент
X
(м)
Z
(м)
Mx
(тм)
Mz
(тм)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
9
Расходный танк для котла
лб
13-20
55,0
51,2
42,5
-76,12
10,88
-3235,10
462,40
10
Расходный танк для котла
пб
13-20
55,0
51,2
42,5
-76,12
10,88
-3235,10
462,40
Всего
По окончании размещения запаса котельного мазута в танки производится:
— нахождение сумм по графам 6, 9, 10, т.е.
по графе 6 />
по графе 9/> (гр.6 х гр.7)
по графе 10 /> (гр.6 х гр.8)
где n— количество заполненных танков
i— номер заполненного танка.
— расчет значений координат центра тяжести размещенного запасов по графам
/>(2.3)
/>(2.4)
(вычисление с точностью до 0.01 м и до 0.001 т. м.)
Подставляем значения величин в формулы (2.1), (2.2) и получаем:
Решение:
Пример решения:
Mx= -6470,20т. м.; Mz= 924,80 т. м.; Рмазут= 85,0 т
/>= -6470,2/85,0= -76,12 м.;
/>= 924,80/85,0= 10,88 м.
. Размещение запасов дизельного топлива, определённого на рейс судна производится в топливные и грузовые танки и оформляется в табличной форме (таблица 2.2) в строгой последовательности для того, чтобы не нарушать остойчивость судна при погрузке и производстве расчетов.
№
Наименование танка
Шпангоут
Вместимость
(м3)
Тоннаж танка
продолжение--PAGE_BREAK--
(т)
--PAGE_BREAK--40,3
36,3
35,00
-65,40
0,67
-2289,00
23,45
19
Танк смазочного масла ГД
лб
33-38
45,0
40,1
40,00
-60,52
10,98
-2420,80
439,20
20
Танк цилиндрового масла
лб
38-39,5
14,4
12,8
10,00
-57,92
10,98
-579,20
109,80
21
Танк цилиндрового масла
пб
39,5-41
14,8
13,2
-56,60
10,98
22
Танк смазочного масла
цтр
24-25,5
10,7
9,5
-69,26
10,98
23
Танк смазочного масла
цтр
25,5-27
11,0
9,7
-68,05
10,98
Всего
значение «масса» Рі(графа 6) умножается
* на плечо Хі(графа 7) и результат записывается в графу 9 (Мхі);
* на плечоZi( графа 8) и результат записывается в графу 10 (Мzi);
по окончании расчета по всем пунктам граф 9 и 10 производится:
* нахождение сумм åрi(графа 6 ) = Р (вида запаса или груза)
åМхі(графа 9 ) = Мх
åМzi(графа 10) = Мz
расчет значений координат центра тяжести вида запаса или груза по формулам:
Х = Мx/Р Z= Mz/Р
Форма таблицы 2.2 аналогична форме таблицы 2.1, а данные для нее (таблица 2.2) – таблица и примечание даны в примечании; соответственно расчёты координат центра тяжести размещённого запаса смазочного масла:
/>(2.5)
/>(2.6)
Подставляем значения величин в формулы (2.5), (2.6) и получаем:
Решение:
Пример решения:
Mx72665,00т. м.; Mz= 595,90 т. м.; Рсм.масла= 120,0 т
/>= -72665,0/120,0 = -60,55 м.;
/>=595,90 /120,0 = 4,97 м.
.
Размещение запасов пресной воды, определённого на рейс судна производится в танки пресной воды, а при нехватке танков под запасы пресной воды можно использовать некоторые танки водяного балласта, оформляется в табличной форме (таблица 2.3), для того, чтобы не нарушать остойчивость судна при погрузке и производстве расчетов.
Заполнять танки запасами пресной воды нужно в последовательности
с № 1 по № 6;
при нехватке танков под пресную воду — использовать танки водяного балласта 3 4 и 5 (д.б. одинаковое количество пресной воды в обоих).
2. Расчеты производятся так же, как указано в пункте 6 таблицы вместимости топливных танков.
значение «масса» Рі(графа 6) умножается
* на плечо Хі(графа 7) и результат записывается в графу 9 (Мхі);
* на плечоZi( графа 8) и результат записывается в графу 10 (Мzi);
по окончании расчета по всем пунктам граф 9 и 10 производится:
* нахождение сумм åрi(графа 6 ) = Р (вида запаса или груза)
åМхі(графа 9 ) = Мх
åМzi(графа 10) = Мz
расчет значений координат центра тяжести вида запаса или груза по формулам:
Х = Мx/Р Z= Mz/Р
Форма таблицы 2.3 аналогична форме таблицы 2.1, а данные для нее (таблицы 2.3) – таблица и примечание даны в приложении, соответственно расчеты координат:
(2.7)
(2.8)
Подставляем значения величин в формулы (2.7), (2.8) и получаем:
Решение:
продолжение--PAGE_BREAK--
Пример решения:
Mx13095,95т. м.; Mz= 1650,03 т. м.; Рпр.воды= 159,0 т
= –13095,95/159,0 = –82,36 м.;
= 1650,03/159,0 = 10,37 м.
Размещение запасов продовольствия, определённого на рейс судна производится в провизионные помещения и оформляется в табличной форме (таблица 2.4) приблизительно поровну в каждое провизионное помещение.
Таблица 2.6 —
№№
п/п
Наименование
танка
шпангоут
вместимость
(м3)
Тоннаж танка
(т)
Масса запасов
(т)
плечо
момент
X
(м)
Z
(м)
X
(т м)
Z
(т м)
1
2
3
4
4
5
7
8
9
10
1
Кладовая №1
®6
8,2
7,2
1,00
-86,52
13,25
-86,52
13,25
2
Кладовая №2
0-6
8,4
7,2
1,00
-83,55
8,66
-83,55
8,66
3
Холодильная камера
13-20
10,2
9,0
1,00
-76,50
10,88
-76,50
10,88
Всего
Форма таблицы 2.4 аналогична форме таблицы 2.1, а данные для нее — таблица и примечание в приложении, соответствуют расчеты координат:
/>(2.9)
/>(2.10)
Подставляем значения величин в формулы (2.9), (2.10) и получаем:
Решение:
Пример решения:
Mx246,57т. м.; Mz= 32,79т. м.; Рпрод= 3,0 т
/>= –246,57/3,0 = -82,19 м.;
/>= 32,79/3,0 = 10,93 м.
Размещение груза по грузовым танкам производится последовательно с носовым — №1 и до кормовых — до № 9, если грузовые танки № 9 и 8 не заняты под судовые запасы топлива, в табличной форме (таблица 2.6), для того, чтобы не нарушать остойчивость судна при погрузке груза и производства расчетов (таблица 2.6).
В се грузовые танки заполняем на объем танков с пустотой 140 см. согласно данных указанных в таблице
Таблица 2.7 — вместимости грузовых танков при пустотах 140 см.
Танк
Левый
Правый
Центральный
Танк
Пустота
Объем, м3
Пустота
Объем, м3
Пустота
Объем, м3
1
140
510,3
140
510,3
140
1599,2
1
2
140
723,1
140
723,1
140
1642,2
2
3
140
791,4
140
791,4
140
1643,6
3
4
140
803,4
140
803,4
140
1640,0
4
5
140
803,9
140
803,9
140
1641,6
5
6
140
803,2
продолжение--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
1
7727,00
-17,87
10,85
-138081,49
83837,95
2
65,00
-71,23
-4629,95
2
5,12
-64,72
11,85
-331,37
60,67
3
1928,00
26,50
5,89
51100,30
11350,38
85,00
-76,12
10,88
-6470,20
924,8
128,00
-57,06
1,28
-7303,68
163,84
120,00
-60,55
4,97
-7266,50
595,90
159,00
-82,36
10,37
-13095,90
1650,03
3,00
-82,19
10,93
-246,57
32,79
4
15250,00
10,49
6,56
159958,00
100096,00
6
А. Расчёт координат центра тяжести судна после загрузки.
Заполняем таблицу № 2,7
а) Водоизмещения судна после загрузки рассчитываем как сумму данных столбца 3:
б) Сумма значений Мх и Мz, рассчитываем как сумму столбцов 6 и 7 соответственно:
Тогда, координаты центра тяжести:
Подставляем значения величин в формулы (2.11), (2.12), и получаем:
Решение:
Пример решения:
D1= 25470,12т. Mx1= 33632,64т.м. Mz1= 198712,36т.м.
33632,64/25470,12= 198712,36/25470,12
Б. Расчёт параметров посадки судна после загрузки.
По значениям D1= и входим в «Грузовую шкалу » и путём линейной интерполяции определяем значения Тср1:
Тср1= 8,42 м
Грузовая шкала построена для плотностиρ= 1,025 т/м3, для этого следует учитывать поправку к средней осадке Т/ср1., определенной по грузовой шкале, для фактической плотностиρф1:
, м. (2.13)
где:
ρ
–
табличная плотность – 1,025 т/м3, для которой построена грузовая шкала;
ρ1
–
плотность воды по заданию (на порт отхода) т/м3;
a1
–
Коэффициент полноты площади грузовой ватерлинии;
δ1
–
Коэффициент общей полноты водоизмещения.
Т'ср1= Тср1+ ΔТ1 (2.14)
Подставляем значения величин в формулы (2.13), (2.14), и получаем:
Решение:
Пример решения:
ρ=1,025 т/м3., ρ1=1,014 т/м3.,a1=0,80,δ1=0,69
ΔТ1= +0,081 м., Тср1= 8,42 м.
продолжение--PAGE_BREAK--
Тср'1= Тср1+ ΔТ1= 8,42+0,081=
По рассчитанному значению Т'ср1 входим в «Гидростатические элементы танкера типа «СПЛИТ» и путём линейной интерполяции определяем следующие значения пяти величин, которые заносим в таблицу №11.
Таблица №11 –
1
2
3
4
5
1
Аппликата центра величины судна
4,33
м
2
Продольный метацентрический радиус
232,0
м
3
Поперечный метацентрический радиус
5,09
м
4
Момент диферентующий на 1 см
34400
т.м./см
4
Абсциссу центра величины судна
1,58
м
5
Абсциссу центра тяжести ватерлинии
-1,05
м
6
Коэффициент полноты площади грузовой ватерлинии
0,80
7
Коэффициент общей полноты водоизмещения
0,72
Расчет осадки судна
Дифферент судна на отход
Рассчитываю осадки судна носом и кормой:
/>(2.15)
/>(2.16)
Подставляем значения величин в формулы (2.15), (2.16), и получаем:
Решение:
Пример решения:
Тср'1= 8,501 м. d1= –0,193 м.
/>
/>По окончании проведения расчёта посадки судна после загрузки проводятся расчёты параметров остойчивости.
Поперечная h, и продольная H1 метацентрические высоты судна рассчитываются по формулам:
(2.17)
(2.18)
Аппликаты метацентров поперечной Zmи продольной ZMостойчивости рассчитываются по формулам:
(2.19)
(2.20)
Подставляем значения величин в формулы (2.17), (2.18), (2.19) и (2.20) и получаем:
Решение:
Пример решения:
r1= 5,09 м.,R1= 232,0 м., Zc1= 4,33 м., Zg1= 7,80 м.
= 5,09 – (7,80 – 4,33)= = 232,0 – (7,80 – 4,33)= Zm=r1+Zc1= 5,09 + 4,33= ZM=R1+Zc1= 232,0 + 4,33=
Результаты расчётов составляющих после загрузки судна заносим в таблицу №12
№
1
2
3
4
5
1
т
2
т.м
т.м
3
м
м
4
м
м
м
5
м
6
м
м
7
м
м
Далее производят расчеты плеч статической и динамической остойчивости
Расчеты плеч статической и динамической остойчивости с помощью пантокарен при постоянном шаге угла крена выполняются в форме таблицы №13.
продолжение--PAGE_BREAK--
Для этого по объемному водоизмещению V=D/ρ– (плотность воды, в которой находится судно) заходим в таблицу «Пантокарены» и с помощью линейной интерполяции выбираем плечи формы остойчивости.
V= 25470,12/1,014= 25118,46 м3
— Расчета плеч статической и динамической остойчивости.
Рассчитываемая величина
Значение расчетных величин
Угол Θ (град)
10
20
30
40
50
60
70
1. Sin Θ
0,1736
0,3420
0,5000
0,6428
0,7660
0,8660
0,9397
2. l ф
3. l b=Zg* SinΘ=(1)* Zg
1,354
2,668
3,900
5,014
5,975
6,755
7,330
4.l ст.= l ф— l b=(2)-(3)
5.Σинт
0,31
1,30
2,96
4,97
6,76
7,94
8,37
/>
По данным таблицы №13 производят построение ДСО и ДДО
Для проверки остойчивости по требованиям Правил выполняются расчеты нормируемых параметров на отход и приход по форме таблицы. Пример определения основных и дополнительных параметров можно показать на диаграммах остойчивости на отход и приход, а альтернативных – на приход
При расчете нормируемых параметров остойчивости следует использовать формулы и нормативные требования Правил Регистра
Расчет кренящего момента от давления ветра
Кренящий момент от давления ветра Мкропределяется по формуле
Мкр= 0,001 · Pv· Av· Zv(2.21)
где:
Pv
–
где условное расчетное давление ветра Па определяется по таблице 14;
Av
–
площадь парусности м2определяется из «Информации об остойчивости для капитана»;
Zv
–
расстояние между центром парусности и действующей ватерлинией м.
Давление ветра Рv, в Па принимается по таблице 14 в зависимости от района плавания судна и плеча парусности.
Величины опрокидывающего момента определяются с учетом качки судна на волнении Аргументом для решения этой задачи является амплитуда бортовой качки. Для судна без скуловых или брусковых килей амплитуда бортовой качки рассчитывается по формуле
Θr= X1· X2· Y, (2.22)
где:
Х1
–
безразмерные множители, выбираемые как функция определяется по таблице 15, по входному аргументу (В/Т) путем линейной интерполяции, где В – ширина судна, Т – осадка судна;
Х2
–
безразмерные множители, выбираемые как функция определяется по таблице 16, по входному аргументу δпутем линейной интерполяции;
Y
–
множитель, выбираемый как функция определяется по таблице 17, по входному аргументу />, где h– начальная метацентрическая высота, В – ширина судна.
Для судна, имеющего скуловые кили или брусковый киль, используется формула
Θ2r= k · X1· X2· Y(2.23)
где:
k
–
коэффициент, являющейся функцией kпо входному аргументу />путем линейной интерполяции, где Ak– общая площадь килей, L– длина судна между перпендикулярами, В – ширина судна;
Х1
продолжение--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
35,8
Плечо опрокидывающего момента, (м)
ℓопр(по диагр. динам.остойчивости)
0,39
Опрокидывающий момент, (кНм)
Mопр= D · ℓопр
9933,35
Критерий погоды
K=Мопр/Mкр
Аргумент
/>
0,16
Коэффициент
mo(из таблиц правил)
0,44
Норм. Частота собств. Колебаний, (1/с)
/>
0,35
Расчетное ускорение
арасч.=0,0011/>
0,06
Критерий ускорения
К*=0,3/арасч.
Инерционный коэффициент
с=0,373+0,023*(В/Т)-0,043(L/100)
0,36
Период качки, с
/>
13,1
Угол крена от постоянного ветра, (градус)
/>(по диаграмме)
11,0
Таблица 20 —
Критерий погоды
К³1
3,01
Максимальное плечо статистической остойчивости
ℓст.max³0,2
1,04
Угол заката
Qзак ³60
70
Угол соотв. максимуму диаграммы
Qmах ³30
35
Метацентрическая высота
h³0,2
1,62
Критерий ускорения
К*³0,1
4,26
Исп. Метацентрическаявысота
h ³,15
1,62
Угол крена от действия постоянного ветра (град.)
Q≤15
11,0
Проверка общей продольной прочности корпуса судна при равномерном распределении груза или балласта производится следующим образом.
1) Рассчитывается составляющая изгибающего момента на миделе от веса судна порожнем по формуле
/>(3.1)
где
kП
–
численный коэффициент, принимаемый равным:
0,100
–
для грузовых судов с силовой установкой в средней части;
0,126
–
для грузовых судов с силовой установкой в корме;
0,0975
–
для грузо-пассажирских судов с силовой установкой в средней части.
2) Рассчитывается составляющая изгибающего момента на миделе от сил дедвейта как арифметическая полусумма моментов носовых и кормовых грузов, запасов и балласта относительно миделя:
/>(3.2)
где
Рiн, Рiк
–
масса носовых и кормовых грузов, запасов или балласта в i-м помещении;
хiн,хiк
–
отстояние центров тяжести носовых и кормовых грузов, запасов или балласта в i-м помещении от плоскости мидель-шпангоута.
Расчет изгибающего момента от сил дедвейта удобно вести в табличной форме (табл. 21). Целесообразно этот момент рассчитывать совместно с алгебраическим моментом относительно плоскости мидель-шпангоута при расчете посадки судна.
/>(3.2.1)
продолжение--PAGE_BREAK--
3)Рассчитывается составляющая изгибающего момента на миделе от сил поддержания на тихой воде по формуле
/>(3.3)
где
D
–
водоизмещение судна при расчетном состоянии нагрузки (в начале или конце рейса);
kсп
–
численный коэффициент, принимаемый: kсп= 0,0895·δ+ 0,0315.
4) Определяется величина изгибающего момента на тихой воде в миделевом сечении: Мизг= МП+ MDW+ МСП.
Если в результате момент будет положительным, судно испытывает перегиб, а если отрицательным – прогиб на тихой воде.
5) Рассчитывается нормативная величина изгибающего момента на тихой воде по формуле
/>(3.4)
где k– численный коэффициент, принимаемый равным: для танкеров: 0,0173 при прогибе; 0,0199 при перегибе.
Проверка продольной прочности судна должна выполняться в соответствии с судовой Инструкцией по загрузке в форме рекомендуемых ею расчетных таблиц (возможно, по перерезывающим силам и изгибающим моментам в нескольких расчетных поперечных сечениях судна) При отсутствии Инструкции по загрузке материалы о допускаемой величине изгибающего момента от сил дедвейта в миделевом сечении судна могут содержаться в Информации об остойчивости судна. Расчет производится по форме приведенной ниже.
– Расчет суммы моментов масс дедвейта относительно миделя
Статьи нагрузки
Вес т
От миделя
Плечо м
Моменты тм
нос
корма
Моторное топливо
Диптанки
1928
1200
69,20
83040
Бункеры
350
-48,11
16383
Расходные
100
— 48,43
4843
Груз № 9 цтр
278
— 39,60
10258
Мазут
Расходный танк для котла
85
-76,12
6470
Дизельное топливо
Танк двойного дна
128
64
-58,05
3715
Танк двойного дна
64
-56,07
3588
Масло
Восстановительный масляный танк
120
35
-56,50
1978
Сточный масляный танк
35
-65,40
2289
Танк смазочного масла ГД
40
-60,52
2421
Танк цилиндрового масла
10
-57,92
579
Вода
Танки питьевой воды л/б
159
40
-81,43
3257
Танки питьевой воды п/б
40
-81,43
3257
Ахтерпик
49
-85,00
4165
Танки котельной воды
30
-80,55
2416
Провизия
3
-82,50
246
Экипаж
5,12
-64,72
331,37
--PAGE_BREAK--
Итого запасов
2428,12
Груз
№1 Центральный
15250
1500
55,63
83445
№2 Центральный
1500
43,90
65850
№3 Центральный
1500
32,20
48300
№4 Центральный
1500
20,50
30750
№5 Центральный
1500
8,80
13200
№6 Центральный
+0,37/–3,27
№7 Центральный
1500
-14,60
21900
№8 Центральный
1500
-26,30
39450
№9 Центральный
-36,90
№1 Бортовые
55,10
№2 Бортовые
1300
43,75
56875
№3 Бортовые
32,20
№4 Бортовые
20,50
№5 Бортовые
8,80
№6 Бортовые
1100
+0,37/–3,27
407
3597
№7 Бортовые
-14,60
№8 Бортовые
1300
-26,30
34190
№9 Бортовые
1050
-37,48
39732
Итого
17678,12
381867
205520,37
Подставляем значения величин в формулы (3.1), (3.2), (3.3) и (3.4) и получаем:
Решение:
Пример решения:
kп= 0,126; D= 7792 т; L= 173,94 м;
/>= 0,126 · 7792 · 173,94 · 9,81= 1 675 282,15 т.м.;
ΣМхн= 381867 т.м.; ΣМхк= 205520,37 т.м.
/>= 9,81 · (381867 + 205520,37)/2= 2 881 135,05 т.м.
δ= 0,7; D1= 25470,12 т; L= 173,94 м;
kсп= 0,0895·δ+ 0,0315= 0,0895·0,72 + 0,0315= 0,096
/>= – 0,096 · 25470,12 · 173,94 · 9,81= –4 172 253,59 т.м.
Мп= 1 675 282,15 т.м.;MDW= 4 716 571,34т.м.;МСП= –4 172 253,59 т.м.
Мизг= Мп+ MDW+ МСП= 1 675 282,15 + 2 881 135,05 – 4 172 253,59 = 384 163,61 т.м.
продолжение--PAGE_BREAK--
т. к. Мизг>0 вид деформации корпуса «перегиб» => k= 0,0199
/>= 0,0199 · 23,15 · 173,942,3· 9,81= 642 675,66 т.м.
– Проверка продольной прочности
Наименование величин, обозначение
Формулы
Полученные значения
Изгибающий момент от веса судна порожнем, кНм
/>
1 675 282,15
Изгибающий момент от дедвейта, кНм
/>
2 881 135,05
Коэффициент общей полноты
δ
0,72
Числовой коэффициент
kсп= 0,0895 · δ+ 0,0315
0,096
Изгибающий момент от сил поддержания, кНм
/>
–4 172 253,59
Изгибающий момент на тихой воде, кНм
Мизг= Мп+ MDW+ МСП
384 163,61
Вид деформации
перегиб
ko=0,0199
Нормативный изгибающий момент на миделе, кНм
/>
642 675,66
Условие
Мизг<Мдоп
соблюдается
Для этого рассчитываем сумму моментов груженого судна в табличной форме
– Расчет суммы моментов масс относительно миделя
Статьи нагрузки
Вес т
От миделя
Плечо м
Моменты тм
нос
корма
Судно порожнем
7727
-17,87
115593
253674
Константа
65
-71,23
150
4780
Провизия
3
-82,50
246
Экипаж
5,12
-64,72
331,37
Моторное топливо
Диптанки
1928
1200
69,20
83040
Бункеры
350
-48,11
16383
Расходные
100
— 48,43
4843
Груз № 9 цтр
278
— 39,60
10258
Мазут
Расходный танк для котла
85
-76,12
6470
Дизельное топливо
Танк двойного дна
128
64
-58,05
3715
Танк двойного дна
64
-56,07
3588
Масло
Восстановительный масляный танк
120
35
-56,50
1978
Сточный масляный танк
35
-65,40
2289
Танк смазочного масла ГД
40
-60,52
2421
Танк цилиндрового масла
10
-57,92
579
Вода
Танки питьевой воды л/б
159
40
-81,43
3257
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
/>
–
изгибающий момент от сил поддержания на тихой воде;
/>
–
волновая составляющая изгибающего момента на подошве волны: считается константой и равна – 78 300 т.м.
Подставляем значения величин в формулы (3.5), (3.6) и (3.7) и получаем:
Решение:
Пример решения:
ΣМхн= 497610 т.м.; ΣМхк= 463974,37 т.м.
/>= (497610 + 463974,37)/2= 480 792,19 т.м.
из графика находим значение />= – 429000 т.м.; />= + 65300 т.м.; />= – 78300 т.м.
/>= – 429000 + 65300= – 363700 т.м.
/>= – 429000 – 78300= – 507300 т.м.
Далее определяем максимальные изгибающие моменты:
а) на тихой воде по формуле:
/>(3.8)
б) на вершине волны по формуле:
/>(3.9)
в) на подошве волны, по формуле:
/>(3.10)
Подставляем значения величин в формулы (3.8), (3.9) и (3.10) и получаем:
Решение:
Пример решения:
МD= 480 792,19т.м.; />= – 429000 т.м.; />= – 363700 т.м.;/>= – 507300т.м.
/>= 480792,19 – 429000 = 51792,19 т.м.
/>= 480792,19 – 363700 = 117092,19 т.м.
/>= 480792,19 – 507300 = – 26507,81 т.м.
Допускаемый изгибающий момент Мдоп= 135000 т.м.
Определяем коэффициент запаса прочности:
а) на тихой воде по формуле:
/>(3.11)
б) на вершине волны по формуле:
/>(3.12)
в) на подошве волны, по формуле:
/>(3.13)
Подставляем значения величин в формулы (3.11), (3.12) и (3.13) и получаем:
Решение:
Пример решения:
Мдоп= 135000 т.м.; />= 51792,19 т.м.; />= 117092,19 т.м.; />= – 26507,81 т.м.
/>= 135000/51792,19 = 2,61>1
/>= 135000/117092,19 = 1,15>1
/>= 135000/26507,81 = 5,09>1
При размещении груза и запасов условие прочности Мдоп ≥ Мmaxсоблюдено.
На графике продольной прочности судна по аргументам D1= 25470,12 и арифметическая сумма моментов относительно миделя:
/>= 381867 – 205520,37 = 176346,63 т.м.
Находим точку пересечения вертикали и горизонтали этих величин, которая характеризует состояние прочности корпуса. Эта точка находится между линиями «момент на тихой воде – нуль» и «опасно – вершина волны», т.е. перегиб корпуса судна в допустимых пределах и условия прочности соблюдены.
– запас моторного (тяжелого) топлива на приход судна, с учетом стоянки в порту назначения, рассчитывается по формуле:
/>(1.1)
где:
РТ.ф.
–
фактическое количество тяжелого топлива взятого на рейс из таблицы 2.1;
qТ. т(х)
–
средний расход моторного (тяжелого) топлива на ходу (по заданию), т/сут;
tх
–
ходовое время в грузу, час;
tдоп
–
дополнительное время, час.
– запас дизельного топлива на приход судна, с учетом стоянки в порту назначения, рассчитывается по формуле:
/>(1.2)
где:
РД.т.ф.
–
фактическое количество дизельного топлива взятого на рейс из таблицы 2.2;
qД. т.(х)
–
средний расход дизельного топлива на ходу (по заданию), т/сут;
qД. т.(ст)
–
средний расход дизельного топлива на стоянке (по заданию), т/сут;
tх
–
ходовое время в грузу, час;
tст
–
количество стояночного времени в рейсе, час.
– запас котельного мазута на приход судна, с учетом стоянки в порту назначения, рассчитывается по формуле:
продолжение--PAGE_BREAK--
/>(1.3)
где:
РМазут.ф.
–
фактическое количество дизельного топлива взятого на рейс из таблицы 2.2;
qМазут.(х)
–
средний расход дизельного топлива на ходу (по заданию), т/сут;
qМазут(ст)
–
средний расход дизельного топлива на стоянке (по заданию), т/сут;
tх
–
ходовое время в грузу, час;
tст
–
количество стояночного времени в рейсе, час.
– общее количество топлива на приход с учетом стоянки в порту выгрузки рассчитывается по формуле:
/>(1.4)
– запас смазочного масла на на приход судна с учетом стоянки в порту, рассчитывается по формуле:
(1.5)
где:
Рсм.м.ф.
–
фактическое количество смазочного масла взятого на рейс из таблицы 2.3;
Рсм.м.
–
необходимое количество смазочного масла на рейс судна;
– запас пресной воды для нужд экипажа, на приход судна с учетом стоянки в порту выгрузки, рассчитывается по формуле:
/>(1.6)
где:
Рпр.в.ф.
–
фактическое количество пресной воды взятого на рейс из таблицы 2.4;
qпр.в.
–
средний расход пресной воды (по заданию), т · чел/сут;
nэк
–
численность экипажа, чел;
tх
–
ходовое время в грузу, час;
tст
–
количество стояночного времени в рейсе, час.
– запас продовольствия для нужд экипажа, исходя из нормы потребления в кг на одного человека в сутки, рассчитывается по формуле:
/>(1.7)
где:
Рпрод… ф.
–
фактическое продовольствия взятого на рейс из таблицы 2.4;
qпрод.
–
средний расход продовольствия (по заданию), т/сут;
nэк
–
численность экипажа, чел;
tх
–
ходовое время в грузу, час;
tст
–
количество стояночного времени в рейсе, час.
Общее количество судовых запасов на рейс для судна, рассчитывается по формуле:
(1.8)
Подставляем значения величин в формулы (1.1), (1.2), (1.3), (1.4), (1.5), (1.6), (1.7) и (1.8), получаем:
Решение:
Пример решения:РТ.ф= 1928 т.; qТ. т(х)= 40 т/сут.; tх= 23,5 сут.
/>= 1928 – 40 · 23,5= ;
РД.т.ф= 128 т.; qД. т.(х)= 2,2 т/сут.; qД. т.(ст)= 5,4 т/сут.; tх= 23,5 сут.; tст= 2,5 сут.
/>= 128 – (2,2 · 23,5 + 5,4 · 2,5)= ;
РМазут.ф= 128 т.; qМазут(х)= 1,5 т/сут.; qМазут(ст)= 1,8 т/сут.; tх= 23,5 сут.; tст= 2,5 сут.
/>= 85 – (1,5 · 23,5 + 1,8 · 2,5)= ;
/>= 988 + 62,8 + 46= ;
Рсм.м.ф= 120 т.;
= 120 – 120 ∙ 0,45= ;
Рпр.в.ф= 159 т.; qпр.в.= 0,108 т/сут.; nэк= 23 чел.; tх= 23,5 сут.; tст= 2,5 сут.
/>= 159 – 23 ∙ 0,108 ∙ (23,5 + 2,5)= ;
Рпрод… ф.= 3 т.; qпрод.= 0,0027 т/сут.; nэк= 23 чел.; tх= 23,5 сут.; tст= 2,5 сут.
/>= 3 – 23 ∙ 0,0027 ∙ (23,5 + 2,5)= ;1096,8 + 66 + 94,4 + 1,4=;
Таблица 24 – Расчет загрузки судна на отход из порта выгрузки, в балласте.
Статьи нагрузки
Вес т
От миделя
От ОП
Плечо м
Моменты тм
Плечо м
Момент тм
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
-14,60
6,46
№8 Центральный
-26,30
6,46
№9 Центральный
-36,90
6,21
№1 Бортовые
1045
55,10
57580
7,44
7774,80
№2 Бортовые
1482
43,75
64838
6,33
9381,06
№3 Бортовые
32,20
6,57
№4 Бортовые
1646
20,50
33743
6,51
10715,46
№5 Бортовые
1648
8,80
14502
6,51
10278,48
№6 Бортовые
1646
+0,37/–3,27
609
5382
6,51
10715,46
№7 Бортовые
1648
-14,60
24061
6,51
10728,48
№8 Бортовые
-26,30
6,59
№9 Бортовые
-37,48
6,88
Итого
18170,72
326736
330759,37
151734,25
Координаты Ц. Т.
-0,22
— 4023,37
8,35
D2= 18170,72 т.
∑Мн= + 326736,00 т.м.
∑Мк= − 330759, 37 т.м.
∑Мz= 15134,25 т.м.
Тср2= 6,19 м
Расчет осадки судна после приема балласта.
Дифферент судна на отход
Рассчитываю осадки судна носом и кормой:
/>(1.9)
/>(1.10)
Подставляем значения величин в формулы (1.9), (1.10), и получаем:
Решение:
Пример решения:
Т'ср2= 6,19 м. d1= –1,45 м.
/>
/>
По окончании проведения расчёта посадки судна после загрузки проводятся расчёты параметров остойчивости.
Поперечная h, и продольная H1 метацентрические высоты судна рассчитываются по формулам:
(2.1)
(2.2)
Аппликаты метацентров поперечной Zmи продольной ZMостойчивости рассчитываются по формулам:
(2.3)
(2.4)
Подставляем значения величин в формулы (2.17), (2.18), (2.19) и (2.20) и получаем:
Решение:
Пример решения:
r1= 6,76 м.,R1= 287 м., Zc1= 3,24 м., Zg1= 8,35 м.
= 6,76 – (8,35 – 3,24)= = 287 – (8,35 – 3,24)= Zm= r1 + Zc1= 6,76 + 3,24= ZM=R1 + Zc1= 287,0 + 3,24=
Результаты расчётов составляющих после загрузки судна заносим в таблицу №25
продолжение--PAGE_BREAK--
№
1
2
3
4
5
1
т
2
т.м
т.м
3
м
м
4
м
м
м
5
м
6
м
м
7
м
м
Далее производят расчеты плеч статической и динамической остойчивости
Расчеты плеч статической и динамической остойчивости с помощью пантокарен при постоянном шаге угла крена выполняются в форме таблицы №13.
Для этого по объемному водоизмещению V=D/ρ – (плотность воды, в которой находится судно) заходим в таблицу «Пантокарены» и с помощью линейной интерполяции выбираем плечи формы остойчивости.
V= 18170,72/1,025= 17727,53 м3
— Расчета плеч статической и динамической остойчивости.
Рассчитываемая величина
Значение расчетных величин
Угол Θ (град)
10
20
30
40
50
60
70
1. Sin Θ
0,1736
0,3420
0,5000
0,6428
0,7660
0,8660
0,9397
2. l ф
3. l b=Zg* SinΘ=(1)* Zg
1,450
2,856
4,175
5,367
6,396
7,231
7,846
4.l ст.= l ф–l b=(2)– (3)
5.Σинт
0,26
1,19
3,05
5,58
8,10
9,77
10,24
/>
По данным таблицы №26 производят построение ДСО и ДДО
Для проверки остойчивости по требованиям Правил выполняются расчеты нормируемых параметров на отход и приход по форме таблицы. Пример определения основных и дополнительных параметров можно показать на диаграммах остойчивости на отход и приход, а альтернативных – на приход
При расчете нормируемых параметров остойчивости следует использовать формулы и нормативные требования Правил Регистра
Расчет кренящего момента от давления ветра
Кренящий момент от давления ветра Мкропределяется по формуле
Мкр= 0,001 · Pv· Av· Zv(2.21)
где:
Pv
–
где условное расчетное давление ветра Па определяется по таблице 14;
Av
–
продолжение--PAGE_BREAK--
площадь парусности м2определяется из «Информации об остойчивости для капитана»;
Zv
–
расстояние между центром парусности и действующей ватерлинией м.
Давление ветра Рv, в Па принимается по таблице 14 в зависимости от района плавания судна и плеча парусности.
Величины опрокидывающего момента определяются с учетом качки судна на волнении Аргументом для решения этой задачи является амплитуда бортовой качки. Для судна без скуловых или брусковых килей амплитуда бортовой качки рассчитывается по формуле
Θr= X1· X2· Y, (2.22)
где:
Х1
–
безразмерные множители, выбираемые как функция определяется по таблице 15, по входному аргументу (В/Т) путем линейной интерполяции, где В – ширина судна, Т – осадка судна;
Х2
–
безразмерные множители, выбираемые как функция определяется по таблице 16, по входному аргументу δ путем линейной интерполяции;
Y
–
множитель, выбираемый как функция определяется по таблице 17, по входному аргументу />, где h– начальная метацентрическая высота, В – ширина судна.
Для судна, имеющего скуловые кили или брусковый киль, используется формула
Θ2r= k · X1· X2· Y(2.23)
где:
k
–
коэффициент, являющейся функцией kпо входному аргументу />путем линейной интерполяции, где Ak– общая площадь килей, L– длина судна между перпендикулярами, В – ширина судна;
Х1
–
безразмерные множители, выбираемые как функция определяется по таблице 15, по входному аргументу (В/Т) путем линейной интерполяции, где В – ширина судна, Т – осадка судна;
Х2
–
безразмерные множители, выбираемые как функция определяется по таблице 16, по входному аргументу δ путем линейной интерполяции;
Y
–
множитель, выбираемый как функция определяется по таблице 17, по входному аргументу />, где h– начальная метацентрическая высота, В – ширина судна.
Функциональною зависимости для X1Х2и Yприведены в табличной форме (табл 14 – 19 ПРИЛОЖЕНИЯ)
Выбирая значения из таблиц 14 – 19 по входным аргументам, подставляем значения величин в формулы (2.21), (2.22), и (2.23) и получаем:
Решение:
Определяем значение аргумента Рv, Zvи Avиз приложения выбираем значение плеча парусности в зависимости от осадки судна для данного варианта загрузки при Тср1= 6,19 м, Zv= 10,26 м; Рv= 1240 Па; Av= 416,6 м2.
Определяем значение аргумента k, X1, X2и Yиз таблиц 14 – 19 по входным аргументам:
Пример решения:
Мкр= 0,001 · Pv· Av· Zv= 0,001 · 1240 · 416,6 · 10,26= 5300,15 тм.
В/Т= 23,15/6,19 = 3,76 отсюда X1= 0,8;
δ= 0,68, отсюда X2= 0,99;
/>= 0,06, отсюда Y= 27;
/>= 2,6, отсюда k= 0,78.
Подставляя данные значения в формулу (2.23) получим:
Θ2r= k· X1· X2· Y= 0,78 · 0,8 · 27 · 0,99= 16,7 градуса.
Зная амплитуду бортовой качки, можно по диаграмме остойчивости найти величину опрокидывающего момента следующим образом при использовании динамической диаграммы остойчивости (Рис 2) на ней от начала координат вправо откладывают амплитуду качки и, восстановив из полученной точки перпендикуляр до пересечения с диаграммой, получают точку А' через точку А' проводят прямую параллельную оси абсцисс, и на ней влево от А' откладывают ее величину Θ2r. Из полученной точки А проводят касательную к диаграмме Затем вправо от А откладывают 57,3° и из конца отрезка в точке В' восстанавливают перпендикуляр до пересечения с касательной АС в точке Е Отрезок BEбудет равен опрокидывающему моменту (если по оси координат нанесены моменты) или плечу опрокидывающего момента (если по оси ординат отложены плечи) в последнем случае для получения момента плечо надо умножить на водоизмещение.
– Диаграмма статической и динамической остойчивости судна в балласте.
Опрокидывающий момент находится по формуле:
Мопр= ℓопр· D1(2.24)
Подставляем значения величин в формулу (2.24) и получаем:
Решение:
Пример решения:
ℓопр= 0,57 м; D1= 18170,72 т.
Мопр= ℓопр· D1= 0,57 · 18170,72= 10357,31 тм.
Значение критерия погоды К рассчитывается по формуле:
/>(2.25)
Подставляем значения величин в формулу (2.25) и получаем:
Решение:
Пример решения:
Мопр= 10357,31 тм; Мкр= 5300,15 тм.
продолжение--PAGE_BREAK--
/>= 10357,31/5300,15= 1,95
Нормы Регистра требуют проверки остойчивости по критерию ускорения К*.
Для этого необходимо вычислить величину по формуле:
/>(2.26)
где:
h2
–
исправленная метацентрическая высота, м;
V2
–
объемноеводоизмещение, м3;
В
–
ширина судна, м;
Zg
–
возвышение центра тяжести судна над основной плоскостью, м.
Подставляем значения величин в формулу (2.27) и получаем:
Решение:
Пример решения:
h2= 1,65 м; V1= 17727,53 м3; В= 23,15 м; Zg= 8,35 м.
/>= 0,18
Затем по аргументу/>из таблицы 18 с помощью линейной интерполяции находят коэффициент mo, в нашем случае mo= 0,55.
Затем рассчитывают нормируемую частоту колебаний судна mпо формуле:
/>(2.28)
где:
m
–
коэффициент из таблицы 18;
h1
–
метацентрическая высота, м;
Затем рассчитывают ускорения арасч( в долях от g) по формуле
арасч= 0,0011 · В · m2· Θ2r(2.29)
где:
Θ2r
–
расчетная амплитуда качки из формулы (2.23);
m
–
нормируемая частота собственных колебаний судна, по формуле (2.27);
В
–
ширина судна, м;
Остойчивость считается приемлемой, если соблюдается условие определяемое по формуле:
/>(2.30)
Подставляем значения величин в формулу (2.28), (2.29) и (2.30) и получаем:
Решение:
Пример решения:
h2= 1,65 м; mo= 0,55;
/>= 0,43
В= 23,15 м; Θ2r= 16,7; m= 0,43.
арасч= 0,0011 · В · m2· Θ2r= 0,0011 · 23,15 · 0,432· 16,7= 0,08
арасч= 0,08
/>= 0,3/0,08= 3,75
Далее определяем период качки судна по формуле:
/>(2.31)
где:
h2
–
исправленная метацентрическая высота, м;
В
–
ширина судна, м;
с
–
инерционный коэффициент определяемый по формуле: />, где: Т– осадка судна, L– длина судна между перпендикулярами;
Подставляем значения величин в формулу (2.31) и получаем:
Решение:
Пример решения:
В= 23,15 м; L= 173,94 м; Т= 6,19 м.
/>= 0,38
h1= 1,62 м; с= 0,38.
/>= 13,6 с.
Результаты расчетов нормируемых параметров остойчивости нагляднее и проще выражать в табличной форме, показанной в таблице №19.
– Расчет нормируемых параметров остойчивости
Наименование величин
Обозначения и формулы
Водоизмещение массовое, (т)
Д
18170,72
Осадка судна, (м)
Т
6,19
Площадь парусности, (м2)
Av(из информации)
продолжение--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
1648
8,80
14502
№6 Бортовые
1646
+0,37/–3,27
609
5382
№7 Бортовые
1648
-14,60
24061
№8 Бортовые
-26,30
№9 Бортовые
-37,48
Итого
18170,72
326736
330759,37
Рассчитывается составляющая изгибающего момента на миделе от сил веса как арифметическая полусумма моментов носовых и кормовых грузов и запасов относительно миделя:
/>(3.5)
Затем из графика «Кривая изгибающих моментов на миделе от сил поддержания на тихой воде» (ПРИЛОЖЕНИЕ) находим изгибающий момент от сил поддержания:
а) на тихой воде;
б) на вершине волны по формуле:
/>(3.6)
где:
/>
–
изгибающий момент от сил поддержания на тихой воде;
/>
–
волновая составляющая изгибающего момента на вершине волны: считается константой и равна + 65 300 т.м.
в) на подошве волны по формуле:
/>(3.7)
где:
/>
–
изгибающий момент от сил поддержания на тихой воде;
/>
–
волновая составляющая изгибающего момента на подошве волны: считается константой и равна – 78 300 т.м.
Подставляем значения величин в формулы (3.5), (3.6) и (3.7) и получаем:
Решение:
Пример решения:
ΣМхн= 326736 т.м.; ΣМхк= 330759,37 т.м.
/>= (326736 + 330759,37)/2= 328 747,69 т.м.
из графика находим значение />= – 305000 т.м.; />= + 65300 т.м.;/>= – 78300 т.м.
/>= – 305000 + 65300= – 239700 т.м.
/>= – 305000 – 78300= – 383300 т.м.
Далее определяем максимальные изгибающие моменты:
а) на тихой воде по формуле:
/>(3.8)
б) на вершине волны по формуле:
/>(3.9)
в) на подошве волны, по формуле:
/>(3.10)
Подставляем значения величин в формулы (3.8), (3.9) и (3.10) и получаем:
Решение:
Пример решения:
МD= 328 747,69 т.м.; />= – 305000 т.м.; />= – 239700 т.м.;/>= – 383300т.м.
/>= 328747,69 – 305000 = 23747,69 т.м.
/>= 328747,69 – 239700 = 89047,69 т.м.
/>= 328747,69 – 383300 = – 54552,31 т.м.
Допускаемый изгибающий момент Мдоп= 135000 т.м.
Определяем коэффициент запаса прочности:
а) на тихой воде по формуле:
/>(3.11)
б) на вершине волны по формуле:
/>(3.12)
в) на подошве волны, по формуле:
/>(3.13)
Подставляем значения величин в формулы (3.11), (3.12) и (3.13) и получаем:
Решение:
Пример решения:
Мдоп= 135000 т.м.; />= 23747,69 т.м.; />= 89047,69 т.м.; />= – 54552,31 т.м.
/>= 135000/23747,69 = 5,68>1
продолжение--PAGE_BREAK--
/>= 135000/89047,69 = 1,51>1
/>= 135000/54552,31 = 2,47>1
При размещении груза и запасов условие прочности Мдоп ≥ Мmaxсоблюдено.
На графике продольной прочности судна по аргументам D1= 18170,72 тонн и арифметическая сумма моментов относительно миделя:
/>= 210993 – 72305,37= 138687,63 т.м.
Находим точку пересечения вертикали и горизонтали этих величин, которая характеризует состояние прочности корпуса. Эта точка находится между линиями «момент на тихой воде – нуль» и «опасно – подошва волны», т.е. перегиб корпуса судна в допустимых пределах и условия прочности соблюдены.
ПРИЛОЖЕНИЯ:
Данные по грузовым помещениям, танкера типа «СПЛИТ»
Вместимость и координаты Ц. Т, грузовых танков.
№ п/п
Наименование танка
Расположение
Вместимость м3
Координаты Ц. Т.
от основной плоскости
от миделя
1
№1 центральный
88 – 105
1720,5
6,57
55,63
2
№1 левый борт
88 – 105
562,5
7,44
55,10
3
№1 правый борт
88 – 105
562,5
7,44
55,10
4
№2 центральный
84 – 88
1745,3
6,46
43,90
5
№2 левый борт
84 – 88
767,3
6,33
43,75
6
№2 правый борт
84 – 88
767,3
6,33
43,75
7
№3 центральный
80 – 84
1745,3
6,46
32,20
8
№3 левый борт
80 – 84
835,5
6,57
32,20
9
№3 правый борт
80 – 84
835,5
6,57
32,20
10
№4 центральный
76 – 80
1745,3
6,46
20,50
11
№4 левый борт
76 – 80
847,9
6,51
20,50
12
№4 правый борт
76 – 80
847,9
6,51
20,50
13
№5 центральный
72 – 76
1745,3
6,46
8,80
14
№5 левый борт
72 – 76
848,5
6,51
8,80
15
№5 правый борт
72 – 76
848,5
6,51
8,80
16
№6 центральный
68 – 72
1745,3
6,46
–2,90
17
№6 левый борт
68 – 72
848,5
6,51
–2,90
18
№6 правый борт
68 – 72
848,5
6,51
–2,90
19
№7 центральный
64 – 68
1745,3
6,46
–14,60
20
№7 левый борт
64 – 68
847,8
6,51
–14,60
21
№7 правый борт
64 – 68
847,8
6,51
–14,60
22
№8 центральный
60 – 64
1745,3
6,46
–26,30
23
№8 левый борт
60 – 64
833,6
6,59
–26,30
24
№8 правый борт
60 – 64
833,6
6,59
–26,30
25
№9 центральный
56 – 60
1408,0
6,21
–36,90
26
№9 левый борт
56 – 60
769,9
продолжение--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
0,98
0,96
0,95
0,93
0,91
0,9
0,88
0,86
0,84
0,82
0,80
Таблица 16- Множитель Х2
δ
0,45 и менее
0,5
0,55
0,6
0,65
0,7 и более
X2
0,75
0,82
0,89
0,95
0,97
1
Таблица 17- Множитель Y
Район плавания
/>
0,04 и менее
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,1
0,11
0,12
0,13 и более
Неограниченный
24,0
25,0
27,0
29,0
30,7
32,0
33,4
34,4
35,3
36,0
Таблица 17- Множитель k
/>
0,0
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0 и более
К
1
1
0,95
0,88
0,8
0,7
0,72
0,7
Таблица 18- Значение коэффициента mo
/>
0.1
0.15
0.25
0.5
0.75
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0и>
m0
0.34
0.42
0.64
1.13
1.58
1.96
2.45
2.69
2.86
2.94
/>/>/>