Определение посадки и остойчивости судна в различных эксплуатационных условиях
Министерство аграрной политики и
продовольствия Украины
Государственное агентство рыбного
хозяйства Украины
Керченский государственный морской
технологический университет
Факультет последипломного образования
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине: «Теория и устройство
судна»
Тема:
Определение посадки и остойчивости
судна в различных эксплуатационных условиях
Керчь, 2013 г.
Содержание
Задание
. Основные
технико-эксплуатационные характеристики судна. Класс судна Регистра Украины
. Определение
водоизмещения, координат центра тяжести и посадки судна. Контроль плавучести и
остойчивости судна
. Расчёт и
построение диаграмм статической и динамической остойчивости
. Определение
посадки и остойчивости судна в различных эксплуатационных условиях
Список использованной
литературы
Задание
По номеру зачётной книжки 12 Kn СВ176 выбираем вариант 2.3.7. По
выбранному варианту получаем судно БАТМ “Пулковский Меридиан”. Судно на 34-е
сутки промысла.
Тип Судна
|
М0 (т)
|
Xg 0
(м)
|
Zg 0
(м)
|
БАТМ “Пулковский
Меридиан”
|
3770
|
- 5,1
|
7,57
|
1. Основные технико-эксплуатационные характеристики судна. Класс судна
Регистра Украины
БАТМ “Пулковский Меридиан”
- длина наибольшая - длина
между перпендикулярами - ширина судна - высота борта -Осадка по
конструктивную ватерлинию осадка по КВЛ носом осадка по КВЛ кормой - дедвейт
- грузоподъёмность - грузовместимость - валовая регистровая вместимость -
чистая регистровая вместимость - мощность двигателя - тип движителя - частота
вращения винта - паспортная скорость - класс судна Регистра Украины
|
103,70 м 96,40 м 16,0 м
7,40 м 5,13 м 6,61 м 1904 т 1364 т 2741 м3 4407 р т 1322 р т 2 х
2580 кВт ВРШ 146 об/мин 14,3 узла КМЛ2 А2 (рыболовное)
|
2. Определение водоизмещения, координаты центра тяжести и посадки судна.
Контроль плавучести и остойчивости судна
. Составляем таблицу статей нагрузки судна по форме "Информация об
остойчивости судна" и вычисляем водоизмещение и координаты центра тяжести
судна.
Для
этого в Табл. 1 (бланк "Информация об остойчивости судна") из табл. 1
(методическое указание) и приложения 1 записываем водоизмещение и координаты
центра тяжести судна порожнем, а также массы и координаты центров тяжести
переменных грузов для заданного случая нагрузки. В табл. 1 подсчитываем
статические моменты масс судна порожнем и переменных грузов относительно
плоскости мидель-шпангоута и основной плоскости. Для заданного случая нагрузки
путем суммирования определяем массу (водоизмещение) судна и ее статические моменты относительно мидель-шпангоута и основной плоскости .
Координаты центра тяжести судна вычисляем по формулам ; и
записываем их в таблицу 1.
Таблица 1
Судно без жидкого балласта
|
|
Статья нагрузки
|
m,т
|
х,м
|
z,m
|
mх, т м
|
mz, т м
|
1
|
Цистерна ДТ-1, нос-8шп.,
форпик
|
81,80
|
44,40
|
5,98
|
3631,92
|
489,16
|
2
|
ДТ2, 8-17шп, ДП
|
249,70
|
37,80
|
5,55
|
9438,66
|
1385,84
|
3
|
ДТ-5, 44-72шп, ПрБ
|
48,10
|
6,70
|
0,69
|
322,27
|
33,19
|
4
|
ДТ-7, 42-70шп, ПрБ
|
43,2
|
7,30
|
0,83
|
315,36
|
35,86
|
5
|
ДТ«, 42-70шп, ЛБ
|
41,9
|
7,30
|
0,83
|
305,87
|
34,78
|
6
|
ДТ-12, 74-79шп, ЛБ
|
17
|
-6,50
|
2,46
|
-110,50
|
41,82
|
7
|
ДТ-13, 74-79шп, ЛБ
|
6
|
-6,60
|
2,7
|
-39,60
|
16,20
|
8
|
ДТ-14, 74-79шп, ЛБ
|
12
|
-6,60
|
2,8
|
-79,20
|
33,60
|
9
|
ДТ-15,104-107шп, ЛБ
|
4,2
|
-26,90
|
1,99
|
-112,98
|
8,36
|
10
|
Цистерна ДС-1, 79-87шп, ПрБ
|
23,9
|
-11,10
|
0,56
|
-265,29
|
13,38
|
11
|
ДС-2, 79-87шп, ЛБ
|
25,4
|
-11,00
|
0,56
|
-279,40
|
14,22
|
12
|
ДС4, 74-79шп, ЛБ
|
8,3
|
-6,60
|
2,02
|
-54,78
|
16,77
|
13
|
Цист. Диз. Топлива ДС для
АДГ
|
1,1
|
-11,60
|
12,04
|
-12,76
|
13,24
|
14
|
ДС-6, 96-99шп
|
4,9
|
-20,50
|
8,89
|
-100,45
|
43,56
|
15
|
Расх. цист, диз.топл ива
для котпа 98-99шп.ПрБ
|
1
|
-21,00
|
6,1
|
-21,00
|
6,10
|
16
|
Цист. Осн. Запаса масла
88-103шпПрБ
|
29,7
|
-19,10
|
0,38
|
-567,27
|
11,29
|
17
|
88-1 ОЗшп, ЛБ
|
15,4
|
-20,50
|
0,16
|
-315,70
|
2,46
|
18
|
Цист.отраб.масла 87-88шп,
ЛБиПрБ
|
3
|
-14,20
|
0,3
|
-42,60
|
0,90
|
19
|
Мелк.цист.смаз.маспа89-95шпЛБиПрБ
|
2,9
|
-18,30
|
8,62
|
-53,07
|
25,00
|
20
|
Цист. Масла гидросистем
|
2,7
|
-29,10
|
3,55
|
-78,57
|
9,59
|
21
|
Цистерна КВ-1 99-1 ОЗшп ПрБ
|
6,7
|
-23,70
|
4,1
|
-158,79
|
27,47
|
22
|
КВ-2 99-1 ОЗшп ЛБ
|
0,75
|
-23,70
|
4,12
|
-17,78
|
3,09
|
23
|
Цист мытьевой воды 42-46шп
ПрБ
|
11,9
|
16,20
|
4,62
|
192,78
|
54,98
|
24
|
44-46шп ЛБ
|
17,9
|
15,30
|
5,54
|
273,87
|
99,17
|
25
|
Цист питьевой воды 4246шп
ПрБ
|
14,6
|
15,30
|
6,07
|
223,38
|
88,62
|
26
|
42-46шп ЛБ
|
14
|
15,30
|
5,88
|
214,20
|
82,32
|
27
|
42-46шп ПрБ
|
20,70
|
15,90
|
5,71
|
329,13
|
118,20
|
28
|
Цист охлажд воды 123-корма
ДП
|
11,4
|
-40,80
|
1,1
|
-465,12
|
12,54
|
29
|
Тара в трюме №2
|
100
|
6,00
|
3,66
|
600,00
|
366,00
|
30
|
Технический жир 123-128шп
|
15,1
|
-40,50
|
4,2
|
-611,55
|
63,42
|
31
|
Консервы и пресервы
126-134шп
|
134
|
-32,30
|
6,34
|
-4328,20
|
849,56
|
32
|
Полуфабрикат мед жира
123-128шп
|
6
|
-40,50
|
6,1
|
-243,00
|
36,60
|
33
|
Тара в трюме №2
|
28,00
|
6,00
|
3,66
|
168,00
|
102,48
|
34
|
водства консервов и
пресервов
|
15,9
|
-22,90
|
7,7
|
-364,11
|
122,43
|
35
|
Снабжение, экипаж, провизия
|
86,3
|
-17,40
|
10,48
|
-1501,62
|
904,42
|
36
|
Судно порожнем
|
3770,00
|
-5,10
|
7,57
|
-19227,00
|
28538,90
|
37
|
Судно в грузу
|
4875,45
|
-2,67
|
6,91
|
-13034,90
|
33705,51
|
2.
Осадки судна носом и кормой для заданного варианта загрузки находим по
диаграмме 2.2. Для определения осадок носом и кормой БАТМ "Пулковский
меридиан" полагают, что хсхg,
и находят точку пересечения кривых М и хс, построенных для найденных
значений указанных величин.
Используя
диаграмму приложения 1, а также расчетные данные М=4875,5 и хс=-2,67
м получаем осадки носом и кормой соответственно dк=5,8 м, dн=4,6 м.
Найдем
среднюю осадку:
d = (dн+dк)/2
= (4,6+5,8)/2 = 5,2 м.
Приложение 1
3. Поперечную метацентрическую высоту определяем по формуле:
Значения
r и zc для БАТМ "Пулковский меридиан" находим по
диаграммам, приведенным в приложениях 2 и 3, в зависимости от найденных ранее dк=5,8 м, dн=4,6 м.
Согласно известным осадкам носом и кормой, а также диаграммам 2.3 и 2.4
получаем zc=3,0м и r=4,5м
h= 4,5+3,0-6,91=
0,59 м
Приложение 2
Приложение 3
. Соответствие плавучести судна требования Регистра Украины проверяем
путем сравнения средней осадки d=5,2
м. с осадкой dг.м.=5,8м по соответствующую грузовую
марку. Плавучесть будет удовлетворять требованиям Регистра Украины, если d<dг.м. Плавучесть судна соответствует требованиям Регистра
Украины, т.к. d<dг.м.
Проверка остойчивости судна, с точки зрения соответствия требованиям
Регистра Украины, осуществляется сравнением рассчитанной аппликаты центра
тяжести zg=6,91 с ее критическим значением zgкр=6,93м. Если zg<zgкр, это означает, что остойчивость
судна удовлетворяет нормам остойчивости Регистра Украины. Критические аппликаты
zgкр находим в функции от водоизмещения
судна М по кривым приложения 4 для БАТМ "Пулковский меридиан".
Остойчивость судна соответствует требованиям Регистра Украины, т.к. zg<zgкр.
Приложение 4
3. Расчёт и построение диаграмм статической и динамической остойчивости
3.1 Пользуясь судовой технической документацией рассчитываем и строим
диаграмму статической остойчивости судна для заданного варианта его загрузки.
Диаграмму статической остойчивости БАТМ “Пулковский Меридиан” строим с
помощью пантокарен, приведённых в приложении 5. Пантокарены позволяют по
водоизмещению судна найти плечи остойчивости формы lф для углов крена Θ = 00,100, 200…
V=M/
V=
4875,5/1,025=4756,6м3
Подсчитав
для этих же углов крена плечи статической остойчивости веса находим плечи
статической остойчивости
lв=(Zg-Zс)·sinΘ(Zg=6,91м;Zc=3,0м),
l = lф - lв.
Таблица 2
Угол крена
|
10⁰
|
20⁰
|
30⁰
|
40⁰
|
50⁰
|
60⁰
|
70⁰
|
80⁰
|
90⁰
|
lф
(м)
|
0,830
|
1,650
|
2,440
|
3,130
|
3,720
|
4,100
|
4,300
|
4,210
|
3,950
|
lв
(м)
|
0,679
|
1,337
|
1,955
|
2,995
|
3,386
|
3,674
|
3,850
|
3,91
|
l (м)
|
0,151
|
0,313
|
0,485
|
0,617
|
0,725
|
0,714
|
0,626
|
0,360
|
0,040
|
sinΘ
|
0,174
|
0,342
|
0,5
|
0,643
|
0,766
|
0,866
|
0,94
|
0,985
|
1
|
Приложение 5
3.2 Расчёт и построение диаграммы динамической остойчивости судна по
известной ДСО
Так как диаграмма динамической остойчивости является интегральной кривой
по отношению к диаграмме статической остойчивости, плечи динамической
остойчивости ldпри углах крена Θ
=10˚,20˚,… и
т.д. могут быть использованы следующие зависимости:
ld(Θ0) = 0,5·δΘ·(l0 + 2l10 + 2l20 + … + lΘ);
ld(00) = 0,5·δΘ·l0=0,5*0,174*0=0;
ld(100) = 0,5·δΘ·(l0 + l10) =0,5*0,174*(0+0,151)=0,013;
ld(200) = 0,5·δΘ·(l0 + 2l10 + l20) =0,5*0,174*(0+2*0,151+0,313)=0,054;
ld(300) = 0,5·δΘ·(l0 + 2l10 + 2l20 + l30) = 0,5 * 0,174 * (0 + 2 * 0,151 + 2
*
,313 + 0,485)=0,123;
ld(400) = 0,5·δΘ (l0 + 2l10 + 2l20+2l30+l40) = 0,5 * 0,174 * (0 + 2 * 0,151 + 2 *
,313 + 2 * 0,485 + 0,617) = 0,219
ld(500) = ,5·δΘ(l0+2l10+2l20+2l30+2l40+l50) = 0,5*0,174*(0+2*0,151+2*0,313
+2*0,485+2*0,617+0,725)=0,336d(600)
= 0,5·δΘ (l0+2l10+2l20+2l30+2l40+2l50
+ l60) = 0,5 * 0,174 * (0 +2 *
,151 + *0,316+2*0,485+2*0,617+2*0,725+0,714) = 0,460d(700)=0,5·δΘ(l0+2l10+2l20+2l30+2l40+2l50+2l60+l70)=0,5*0,174*(0+2*0,151+
*0,313+2*0,485+2*0,617+2*0,725+2*0,714+0,626)=0,577d(800)=0,5·δΘ(l0+2l10+2l20+2l30+2l40+2l50+2l60+2l70+l80)=0,5*0,174*(0+2*0,
+2*0,313+2*0,485+2*0,617+2*0,725+2*0,714+2*0,626+0,360)=0,663d(900)=0,5·δΘ(l0+2l10+2l20+2l30+2l40+2l50+2l60+2l70+2l80+l90)
= 0,5 * 0,174 *
(0+2*0,151+2*0,313+2*0,485+2*0,617+2*0,725+2*0,714+2*0,626+2*0,
+0,04)=0,698
где δΘ = 0,174 рад., l0, l10, l20 и т.д. - плечи статической остойчивости при 00,
100, 200 и т.д.
Таблица 3
Угол крена
|
100
|
200
|
300
|
400
|
500
|
600
|
700
|
800
|
900
|
ld (м)
|
0,013
|
0,054
|
0,123
|
0,219
|
0,336
|
0,460
|
0,577
|
0,663
|
0,698
|
l (м)
|
0,151
|
0,313
|
0,485
|
0,617
|
0,725
|
0,714
|
0,626
|
0,360
|
0,040
|
3.3 Нахождение по ДСО поперечной метацентрической высоты судна
Для
определения метацентрической высоты делаем следующие построения на ДСО:
проводим касательную к ДСО в начале координат, откладываем по оси абсцисс один
радиан и через полученную точку проводим вертикаль до пересечения с
касательной. Отрезок вертикали между касательной и осью абсцисс и даёт в
масштабе метацентрическую высоту судна, так как при Θ = 0.
Смотрим
на ДСО: h =0,78 (м);
3.4 Проверка параметров диаграмм статической остойчивости на соответствие
нормам остойчивости Регистра СССР
По ДСО определяем максимальное плечо статической остойчивости lmax, соответствующий ему угол крена Θmax и угол заката диаграммы Θзак и сравниваем их с требуемыми
Регистром Украины. Регистр Украины требует, чтобы lmax было не менее 0,25 (м) для судов L = 80 (м) и не менее 0,20 (м) для
судов L = 105 (м) при угле крена Θmax> 300. Для
промежуточных длин судов lmax находят методом интерполяции. Угол заката диаграммы Θзак (предел положительной статической
остойчивости) должен быть не менее 600.
lmax = 0,73 (м) > 0,25 (м) - удовлетворяет Регистру.
Θmax = 500> 300
- удовлетворяет Регистру.
Θзак = 900> 600
- удовлетворяет Регистру.
. Определение посадки и остойчивости судна в различных эксплуатационных
условиях
.1 Определяем массу перемещаемого или принимаемого груза для увеличения
исходной осадки судна кормой на 0,5 м
а) На диаграмме осадок БАТМ “Пулковский Меридиан” (приложение 1) операция
перемещения груза лежит на кривой М = const. Определяем точки пересечения этой кривой с прямыми линиями,
проведёнными через точки dК и dК1, находим соответствующие этим осадкам Хс и Хс1.
М = 4875,5 (т);
dH = 4,6 (м);
dК = 5,8 (м);
dК1 = dК + 0,5 = 6,3 (м);
При осадке кормой dК выбираем из приложения 1: Хс
= -2,67 (м);
При заданной нами осадке кормой dК1 = 6,3 (м)
выбираем из приложения1: Хс1 = - 4,5 (м);
Массу перемещаемого груза находим из уравнения: mlx = M(Хс1 - Хс);
mlx = 4875,5 ·(- 4,5 + 2,67) = - 8922,3 (т·м);
Масса перемещаемого груза равна: m= -8922,3 /lx
где lx-произвольно выбранное расстояние, на
которое перемещается груз массой m в
корму.
б) В случае приёма груза необходимо задаться ещё и конечной осадкой судна
носом dH1, для dH1
и dК1 найти водоизмещение М1 и
абсциссу центра величины Хс1 (приложение 1). Массу m и абсциссу центра тяжести х
принимаемого груза находим по формулам:
m = M1 - M;
;
dH1 = dH + 0,5 = 4,6 + 0,5 = 5,1 (м);
M1 = 5500,0 (т);
Хс1
= - 2,75 (м);
Масса
принимаемого груза:
m = 5500-4875,5
= 624,5 (т);
Абсцисса
центра тяжести принимаемого груза:
х=(5500*(-2,75)
- 4875,5*(-2,67))/624,5=-3,37(м);
водоизмещение посадка плавучесть остойчивость
4.2
Определяем массу перемещаемого с борта на борт судна груза для снабжения пояса
наружной обшивки, лежащего ниже ватерлинии на 0,3 м.
Массу
перемещаемого груза следует определить двумя способами:
по
формуле начальной остойчивости
Угол
крена Θ
определяем по чертежу поперечного сечения
судна. Из прямоугольного треугольника с катетами 0,5 · В = 0,5 · 16 = 8 (м) и
0,3 (м);
Тогда
=>Θ = 2,150;
ly =
10 (м) - расстояние на которое переносится груз;
h = 0,78 (м);
m =
4875,5*0,78*0,0375/10= 14,26(т);
В = 16 м
с помощью диаграммы статической остойчивости, используя
cosΘ = 0,9993;
Плечо
l находим из ДСО при угле крена Θ = 2,150,l=X, l =
0,036 (м)
M =
4875,5*0,036/(10*0,9993)=17,56 (т);
4.3 Определяем изменения метацентрической высоты судна и осадок судна
носом и кормой после подъёма на промысловую палубу трала с уловом 80 т.
Для решения задачи должна быть использована формула начальной
остойчивости:
,
где
- изменение средней осадки от приёма на судно улова
массой 80 (т), z - отстояние промысловой палубы от основной плоскости.
М1
= М + m = 4875,5 + 80 = 4955,5,6 (т);
Абсциссу
трала с уловом на промысловой палубе примем равной:х = - 24,0 (м);
z = 10,4 (м) -
отстояние промысловой палубы от ОП;
xg1=(M*Xg+ m*x)/M1=(4875,5(-2,67)+80(-24))/4875,5=-3,06
(м);
Zg1=(M*Zg + m*z)/M1=(4875,5*6,91+80*10,4)/4875,5=7,08
(м);
По
приложению 1 (диаграмма осадок) находим новые осадки носом и кормой:
dH1 = 4,56 (м) и dК1 = 5,94 (м) =>d1 = 5,25(м);
= d1 - d = 5,25 - 5,2= 0,05(м);
h= 0,78 (м);
Определим
Δh =
80/4875,5 * (5,2+0,5*0,5-10,4-0,78)= -0,098(м)
.4
Определяем расстояние, на которое от плоскости мидель-шпангоута должен быть
принят груз массой 300 т, чтобы осадка судна кормой не изменилась
По
приложению 1 определяем точки пересечения кривых М и М1+300 с
горизонталью, проведённой через точку dК(dК = 5,87 =const),
и находят Хс и Хс1.
М
= 4875,5(т);
Хс
= - 2,67 (м);
dК = 5,8 (м);
М1
= 4875,5+ 300 = 5175,5 (т); => Хс1 = - 2,1 (м);
Определим
абсциссу центра тяжести груза:
X=(M1*Xc1-M*Xc)/m=(5175,5*(- 2,1)- 4875,5*(- 2,67))/300=7,16 (м);
4.5 Определим изменение метацентрической высоты судна при заливании
промысловой палубы слоем воды 0,3 м.
Метацентрическая высота меняется, во-первых, вследствие приёма груза и,
во-вторых, из-за наличия свободной поверхности. Воспользуемся формулой
начальной остойчивости:
где
ix -
момент инерции площади свободной поверхности воды относительно оси наклонения.
М
= 4875,5(т);
Мх
= -13034,9 (т·м);
dH =
4,6 (м);
dК = 5,8 (м);
d = 5,2 (м);
Хс
= - 2,67 (м);
LП.П. = 96,4 (м) - длина судна между перпендикулярами;
Примем:
lпром.
палубы = 40 (м) - длина промысловой
палубы;
bпром.
палубы = 7,4 (м) - ширина
промысловой палубы;
hв = 0,3 (м); -высота воды над промысловой палубой;
ρ = 1,025 - плотность морской воды;
Найдём
неизвестные элементы входящие в состав формулы:
V=lпром.пал.*lпром.пал.*hE=40*7,4*0,3=88,8(м3)
m=V*ρ=88,8*1,025*103=91,02(т)
ix = k · l· b3 =40*7,43/12=1350,7 (м4),
где
- коэффициент учитывающий форму резервуара со
свободной поверхностью.
М1
= М + m = 4875,5+ 91,02 = 4966,52 (т);
Находим
Хс для новой массы судна:
Xc1=Mх/M1= -13034,9/4966,52 =-2,62
По
диаграмме посадок БАТМ “Пулковский Меридиан” (приложение 1) снимем новые осадки
носом и кормой:
К1 = 5,9 (м) и dH1 = 4,75 (м) =>d1 = 5,33 (м);
= d1 - d =
5,33 - 5,2 = 0,13 (м);
δh=m/M1*(d+0,5*δd - z-h- ix/V)=
=91,02/4966,2*(5,2+0,5*0,13-10,4-0,78-
1350,7/88,8)=-0,387(м);
4.6 Определим уменьшение метацентрической высоты от обледенения, если
период бортовой качки увеличился на 20%
Для
решения данной задачи будем пользоваться формулой для периода бортовой качки , полагая, что инерционный коэффициент С до и после
обледенения сохраняет своё значение.
В
= 16 (м) - ширина судна;
=> =>h1=h/1,44=0,78/1,44=0,54
(м);
δh = h1 - h = 0,54 - 0,78 = - 0,24(м);
.7
Определяем угол крена судна на установившейся циркуляции при скорости судна на
прямом курсе 12 узлов.
Наибольший
кренящий момент на циркуляции находим по формуле:
где
V - скорость судна на прямом курсе.
М
= 4875,5(т);
d = 5,2 (м);
Zg =
6,91 (м);
LП.П. = 96,4 (м);
g = 9,81 (м/с2);
h = 0,78 (м);
Mкp=0,233*4875,5*(0,514*12)2/96,4*(6,91-0,5*5,2)=1932,25(Н·м);
Угол
крена на циркуляции будет равен:
Θ°=57,3*Мкр/М*g*h=57,3*1932,25/(4875,5*9,81*0,78)=2,97°
.8
Определяем метацентрическую высоту судна, сидящего на мели без крена с осадкой
носом и кормой на 0,5 м меньше, чем на глубокой воде. Определяем критическую
осадку, при которой судно начинает терять устойчивость
Восстанавливающий
момент судна, сидящего на мели, подсчитываем по формуле:
где
Vи Va - объёмное водоизмещение судна до и после посадки на
мель; Δa = γ ·Va-вес
вытесненной воды после посадки на мель; Δ = γ ·V -
вес судна; Zma-аппликата поперечного метацентра судна, сидящего на
мели.
М
= 4875,5(т);
dH =
4,6 (м);
dК = 5,8 (м);
d = 5,2 (м);
Zg =
6,91 (м);
=M/ρ= 4875,5/1,025=4756,6 (м3);
Находим
вес судна до посадки на мель:
Δ = γ ·V = ρ · g · V =
1,025 · 9,81· 4756,6 = 47828,8(кН);
Из
формулы для МВ видно, что метацентрическая высота судна, сидящего на
мели равна:
Zmaи Δa находим по диаграмме посадок (приложение 1) и кривым Zc(dH, dК) и r(dH, dК)
(приложения 2 и 3).
После
посадки судна на мель:
dHa =
4,1 (м) и dКa = 5,3 (м) =>da =
4,7 (м) => Мa = 4230 (т);
Va=Ma/ρ=4230/1,025=4126,8(м3)
Находим
вес судна после посадки на мель:
Δа = γ
·Vа = ρ · g·Va = 1,025 · 9,81· 4126,8= 41496 (кН);
Находим
Zmaкак сумму Zса и rа,
найденных из приложений 2 и 3:
Zса = 2,63 (м) и rа = 4,85 (м) =>Zma =
Zса + rа = 2,63 + 4,85 = 7,48 (м);
Из
формулы для МВ видно, что метацентрическая высота судна, сидящего на
мели равна:
ha=Zma-Δ/Δa*Zg=7,49- 47928,8/41496 *6,91=-0,49 (м);
Для определения критической осадки сводим данные в таблицу и на её основе
строим график зависимости Va·Zma от осадки d.
Критическую осадку dкр определяем графическим способом при
Va·Zma = V·Zg;
Таблица 4
|
d
|
dH
|
dК
|
Ma
|
ZсаraZma = Zса + rаVa· Zma
|
|
|
|
|
до посадки
|
5,2
|
4,6
|
5,8
|
4875,50
|
4756,6
|
3,0
|
4,5
|
7,5
|
35674,5
|
на мели
|
4,7
|
4,1
|
5,3
|
4230,00
|
4126,90
|
2,63
|
4,85
|
7,48
|
30869,2
|
* Zg = 4756,6* 6,91 = 32868,1 ;
Так как V *Zg для данного варианта загрузки равно 32868,1, то находим
графически, что критическая осадка, при которой судно начинает терять
устойчивость составляет dKP =4,85 (м).
.9 Определяем динамические углы крена от динамически приложенного
кренящего момента, от давления ветра для двух случаев положения судна. В первом
случае наклонения происходят с прямого положения, во втором - судно накренено
на наветренный борт на угол, равный амплитуде бортовой качки.
Динамически приложенный кренящий момент МКР подсчитываем по
формуле:
МКР = 0,001· р ·S·z
где р - давление ветра;
S-площадь
парусности;
z-
отстояние центра парусности от плоскости действующей ватерлинии;
Давление ветра р принимают в зависимости от района плавания и плеча
парусности z. Площадь парусности S и плечо парусности z снимаются с графиков в приложении 6
в зависимости от средней осадки:
d=5,2
z =
6,15 (м) и S = 1100 (м2) => р =
1175,7 (Н/м2);
МКР = 0,001· 1175,7 · 1100 · 6,15 = 7953,6 (кН·м);
Площадь скуловых килей БАТМ “Пулковский Меридиан” равна: Ak=2 х 14,2 м2;
Амплитуда качки вычисляется по формуле:
;
где
х1 и х2 - безразмерные множители, зависящие
соответственно от отношения В/d и коэффициента общей полноты δ; Y -
множитель (град.); k - коэффициент, зависящий от отношения суммарной
площади скуловых килей к произведению L·B.
Значения
х1, х2, k выбираются из справочных таблиц в зависимости от
отношения В/d, коэффициента общей полноты δ и отношения скуловых килей Ак к
произведению L·B.
Таблица 5
B/d
|
2,5
|
2,6
|
2,7
|
2,8
|
2,9
|
x1
|
0,98
|
0,96
|
0,95
|
0,93
|
0,91
|
Таблица 6
δ
|
0,55
|
0,60
|
0,65
|
0,70 и более
|
x2
|
0,89
|
0,95
|
0,97
|
1,00
|
Таблица 7
Aк /LB
|
1,0
|
1,5
|
2,0
|
2,5
|
K
|
0,98
|
0,95
|
0,88
|
0,79
|
Таблица 8
0,040,050,060,070,080,090,100,110,120,13 и выше
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Y
|
24,0
|
25,0
|
27,0
|
29,0
|
30,7
|
32,0
|
33,0
|
34,4
|
35,3
|
36,0
|
В/d = 16/5,2 = 3,1 =>
способом интерполяции находим х1 = 0,87;
δ=V/(Lп.п.*B*d)=4756,6/(96,4*16*5,2)=0,59=>
способом интерполяции находим х2 = 0,95;
=>
способом
интерполяции находим k = 0,91;
Y вычисляем в
зависимости от отношения :
=>Y =
26;
Окончательно
получаем:
Θm = 0,91 ·
0,87 · 0,95 · 26= 19,60;
Плечо
кренящего момента вычисляем следующим образом:
lдкр=(м);
Динамические
углы крена Θд при
действии на судно момента МКР находим из условия равенства работ
восстанавливающего и кренящего моментов при наклонении судна в первом случае от
00 до Θд, во
втором - от -Θmдо
Θд. Работы
восстанавливающего и кренящего моментов при наклонении геометрически
представляются площадями, ограниченными соответственно диаграммой статической
остойчивости и кривой плеч кренящего момента, а также осью абсцисс и ординатами
00 и Θд в первом
случае и -Θmи Θд - во
втором.
На
ДСО откладываем плечо кренящего момента в виде прямой.
Для
первого случая при наклонении судна от 00 до Θд
равенство работ восстанавливающего и кренящего моментов выражается равенством
площадей 1-2-3 и 3-4-5.
Получается
Θд1 = 250.
Для
второго случая при наклонении судна от -Θm = - 19,60
до Θд
равенством работ восстанавливающего и кренящего моментов выражается равенством
площадей 1’-2’-3 и 3-4’-5’.
Получается:
Θд2 = 450.
Приложение 6
4.10 Определяем статический угол крена при условии, что статический
кренящий момент равен моменту найденному в п. 4.1.9.
Равновесное положение судна наблюдается при равенстве кренящего и
восстанавливающего моментов. Поэтому статические углы крена будут
соответствовать точкам пересечения диаграммы статической остойчивости и кривой
плеч кренящего момента, в которых наблюдается устойчивое положение равновесия
судна. Нас интересует точка пересечения с восходящим участком диаграммы.
Получаем Θст = 12,50.
.11 Определяем динамический момент, опрокидывающий судно, имеющего крен
на наветренный борт, равный амплитуде бортовой качки.
Опрокидывающий судно динамический момент можно определить по диаграмме
как статической, так и динамической остойчивости.
Найдём lопр при помощи ДДО. Проведём касательную
к ДДО из точки на ДДО, соответствующей -Θm. От этой точки отложим 1 радиан и в
новой точке (-Θm + 57,30) проведём перпендикуляр до пересечения с
ДДО. lопр будет в масштабе равно расстоянию
вдоль этого перпендикуляра от ДДО до прямой из точки -Θm, параллельной оси абсцисс.
При наклонении судна от Θm до 00 восстанавливающий и кренящий моменты
будут иметь одинаковое направление, то есть работа МКР во всём
диапазоне возможных наклонений судна должна суммироваться с работой
восстанавливающего момента при наклонении судна от -Θm до 00.
По ДДО определяем lопр = 0,21(м);
Мопр = lопр· М · g = 0,21 · 4875,5· 9,81 = 10044 (кН·м);
По ДСО определяем lопр = 0,21 (м);
Мопр = lопр· М · g = 0,21· 4875,5· 9,81 = 10044 (кН·м);
Список использованной литературы