Главные размерения судна и коэффициенты Т. Ч. ? Главные размерения судна




Различают две группы главных размерений корпуса судна в зависимости от того, связаны они или не связаны с положением ватерлинии: 1) размеры, не связанные с положением судна относительно поверхности воды (чисто конструктивные размеры); 2) размеры, связанные с этим положением и характеризующие деление корпуса судна на надводную и подводную части.

К первой группе размерений относится: - наибольшая длина судна (Lнб) - представляет собой расстояние по длине между крайними точками носовой и кормовой оконечностей корпуса; - наибольшая ширина суднанб)-расстояние по ширине между крайними точками корпуса; - в ысота борта (D) - расстояние, измеренное в мидельном сечении от основной плоскости до линии палубы у борта. С поправками на выступающие части величины Lнб и Внб являются габаритными размерами судна (Lгб, Вгб ). Во вторую группу главных размерений судна входят:- длина судна по КВЛ (Lквл) - расстояние между точками пересечения КВЛ с диаметральной плоскостью судна; - длина судна (L) - расстояние между носовым и кормовым перпендикулярами; - осадка судна (d) - вертикальное расстояние в плоскости мидель-шпангоута от основной плоскости до действующей (расчетной) ватерлинии. В условиях эксплуатации судна часто используют габаритную осадку, отсчитываемую от нижней кромки киля. Габаритные осадки определяют по маркам углубления, нанесенным на бортах;- высота надводного борта (F) - расстояние по высоте от действующей ватерлинии до линии палубы у борта; - ширина судна по КВЛквл) - наибольшая ширина конструктивной ватерлинии судна. Для приближенной и сравнительной оценки мореходных качеств судов используются соотношения главных размерений и коэффициенты полноты. Чаще других используются соотношения: L/B (относительное удлинение) - определяет ходкость судна; B/d - характеризует остойчивость и ходкость судна; D/d - определяет плавучесть и остойчивость судна на больших углах наклонения. Основными безразмерными коэффициентами полноты корпуса судна являются: α = S /LB - коэффициент полноты ватерлинии - отношение площади ватерлинии к площади прямоугольника со сторонами L и B (рис.12, а); b = ω /Bd - коэффициент полноты мидель-шпангоута - отношение погруженной площади мидель-шпангоута ω к площади прямоугольника со сторонами B и d (рис.12, б); d = V /LBd - коэффициент общей полноты - отношение объема подводной части V к объему параллелепипеда со сторонами L, B и d; φ = V /ωL = dLBd /bBdL = d/b - коэффициент продольной полноты - отношение объема подводной части судна V к объему цилиндра, имеющего в основании погруженную площадь мидель-шпангоута ω и длину L; χ = V /Sd = dLBd /αLBd = d/α - коэффициент вертикальной полноты - отношение объема подводной части судна к объему цилиндра, имеющего в основании площадь ватерлинии S и высоту d.

4. Посадка судна. 4 случая посадки судна. Определение посадки судна в эксплуатационных условиях? Посадкой называется положение судна относительно спокойной поверхности воды. Положение действующей ватерлинии относительно корпуса, а значит, и посадку судна в общем случае определяют три параметрами: - d - средняя осадка (осадка на миделе); - Df - дифферент (разность осадок носом и кормой); - Θ - угол крена - наклонение судна в плоскости мидель-шпангоута. Возможны следующие случаи посадки: А. Судно плавает прямо и на ровный киль (Θ = 0, Ψ = 0). В этом случае посадка характеризуется только одним параметром - средней осадкой d. Б. Судно плавает прямо, но с дифферентом (Θ = 0, Ψ 0). В этом случае посадка характеризуется двумя параметрами в одном из следующих сочетаний: - средней осадкой d и углом дифферента Ψ; - средней осадкой d и дифферентом Df; - осадками носом dн и кормой dк, измеряемые соответственно на носовом и комовом перпендикулярах. Названные выше параметры связаны между собой следующими зависимостями: Ψ0 = 57,3 ;d = . В. Судно плавает на ровный киль, но с креном (Ψ = 0, Θ 0). В этом случае посадка характеризуется двумя параметрами - средней осадкой d и углом крена Θ. Г. Общий случай посадки (судно плавает с креном и дифферентом). Посадка характеризуется тремя параметрами в одном из следующих сочетаний: d, Ψ и Θ; dн, dк и Θ; d, Df и Θ. Для контроля за осадкой судна при изменении его нагрузки, а также для определения его дифферента используют марки углубления. Марки углубления наносят на обоих бортах судна в носу и

корме, а также в районе мидель-шпангоута. Высота цифр, измеренная по нормали к ОП, равна 1 дм (100 мм), расстояние между ними также 1 дм (100 мм), или соответственно 50 мм и 50 мм; при нанесении марок углублений в футах высота цифр и интервал между ними принимаются равными 0,5 футам (6 дюймам). Метрические марки наносятся арабскими цифрами, футовые - римскими. По маркам углубления замеряют габаритную осадку т.к. нижняя кромка каждой цифры показывает расстояние по вертикали до нижней кромки горизонтального киля. Кроме того, марки углубления не обязательно располагаются на носовом и кормовом перпендикулярах судна.

Определение посадки судна в эксплуатационных условиях. Судовая документация, служащая для оценки мореходных качеств судна рассчитывается и строится для осадок, отсчитываемых на перпендикулярах от основной плоскости судна. Поэтому для их получения необходимо значения осадок снятые с марок углублений исправить с помощью специальной шкалы. При отсутствии шкалы осадки на перпендикулярах определяются по формулам: dн = dнм dнм + (L /2 – l) Ψ; dк = dкм dкм – (L /2 – l) Ψ, где dнм и dкм - отстояние от основной плоскости нижней кромки киля в плоскостях носовых и кормовых марок углубления (знак плюс, когда кромка проходит ниже основной плоскости, минус - выше основной плоскости), l1 и l2 - отстояние носовых и кормовых марок углубления от плоскости мидель-шпангоута. На некоторых судах для определения осадок устанавливаются осадкомеры, показания от которых автоматически передаются на мостик. Угол крена на судах замеряется кренометром. Для замера угла дифферента некоторые суда могут иметь специальные приборы - дифферентометры.

 

5. Плавучесть судна. Условия статического равновесия судна. Вычисление водоизмещения координат Ц. В. В судовых условиях (грузовая шкала, диаграмма посадок, Фирсова, масштаб Бонжана)? Плавучестью называется способность судна плавать в состоянии равновесия в заданном положении относительно поверхности воды при заданной нагрузке. Условия статического равновесия судна:1.Сила тяжести (масса) судна равна весу (массе) вытесненной им воды: Р = γV; Δ = ρV. где V- объемное водоизмещение судна м3, γ - удельный вес воды (.γ = 10,05 кН/м3- для морской и γ = 9,81 кН/м3 - для пресной воды), ρ - плотность воды (ρ = 1,025 т/м3- для морской и ρ = 1,0 т/м3- для пресной воды). 2.Центр тяжести (ЦТ) и центр величины (ЦВ) судна лежат на одной вертикали, перпендикулярной к плоскости ватерлинии (рис.26); (xс - xg) + (zc – zg) tg Y = 0; (yс - yg) + (zc – zg) tg Q = 0, где xс, yс и zc – координаты центра величины судна; xg,yg и zg – координаты центра тяжести судна. Если судно сидит прямо и на ровный киль (Y = Q = 0), то уравнение принимает вид: xg = xс; yg = yс. В практических расчетах судна, плавающего с дифферентом, часто пренебрегают величиной (zc – zg) tg Y по сравнению xс, т.е. полагают, что xс ≈ xg. Принятое допущение дает незначительную ошибку при определении элементов плавучести судна. Вычисление массы и координат центра тяжести судна Для вычисления массы и координат центра тяжести судна в эксплуатационных условиях необходимо знать массу и координаты центра тяжести порожнего судна Δ0, xg0 и zg0, а также массы находящихся на судне переменных грузов mi и координаты их центров тяжести xi, yi и zi. Масса и координаты центра тяжести порожнего судна определяется при проектировании расчетным путем. В процессе постройки судна расчетные данные проверяют взвешиванием отдельных корпусных конструкций, механизмов, оборудования и т.д. После постройки судна его массу и координаты центра тяжести определяют путем проведения кренования. Полученные значения Δ0, xg0 и zg0 приводят в судовой эксплуатационной документации. С целью определения масс и координат центров масс переменных грузов во время эксплуатации судна производят их тщательный учет. Координаты центра масс системы определяются как отношение статического момента масс системы к ее суммарной массе. Поэтому, зная параметры порожнего судна и расположение переменных грузов на судне, массу Δ и координаты центра тяжести судна xg, yg, zg для произвольной загрузки можно определить по формулам: Δ= Δ0+ ∑mi; xg = (Δ0xg0 + ∑mi xi) / Δ; zg = (Δ0zg0 + ∑mi zi) / Δ. Поскольку подводный объем судна симметричен относительно ДП, то определять ординату ЦТ yg нет необходимости, так как она должна быть равна или близка нулю. В противном случае судно получит крен, наличие которого не допустимо. Для определения координат ЦТ однородного генерального или насыпного груза в грузовых помещениях (трюмах и твиндеках) служит чертеж размещения грузов на судне, представляющий собой продольный разрез судна, вычерчиваемый в искаженном (сжатом по длине) масштабе, на который наносят кривую с двумя шкалами – шкалой объемов генерального груза в данном помещении при данном уровне его заполнения и шкалой аппликат его ЦТ. В нижней части чертежа нанесена горизонтальная шкала, позволяющая определить абсциссу ЦТ груза. Дифферентные диаграммы. Для судовых условий выполнение расчетов по определению элементов погруженного объема судна с помощью масштаба Бонжана требует сравнительно много времени. Широкое распространение получили диаграммы Г.А.Фирсова, Петерсена, КТИРПиХ и диаграмма посадок.

На диаграмме Г.А.Фирсова в прямоугольной системе кординат представлены зависимости между водоизмещением судна, абсциссами ЦВ и отвечающими им осадками носом и кормой. Цифры, стоящие на кривых, показывают, к каким значениям водоизмещения и абсциссы ЦВ относится данная кривая. Отличаются друг от друга эти диаграммы только формой представления элементов погруженного объема и позволяют определить массу судна Δ и абсциссы ЦТ (ЦВ) xc » xg. Основное достоинство дифферентных диаграмм в том, что они позволяют непосредственно определить элементы погруженного объема судна по известным параметрам посадки.

 

6. Изменение осадки судна при приеме (снятии) груза и переходе судна в воду с иной плотностью? Изменение плотности воды приводит к изменению средней осадки судна. Если судно находится в воде с плотностью ρ и имеет объемное водоизмещение V.При входе судна в воду с плотностью ρ1объемное водоизмещение становится равным V1. Так как масса судна не меняется: Δ = ρV = ρ1V1 , то: V1 = ρV / ρ1. Средняя осадка судна изменяется на величину: dd = (V1 – V) / S. Подставив V1 в выражение для dd, получим: dd = (ρV / ρ1 – V) / S = (ρ - ρ1) V / ρ1 S. Выразим V и S через коэффициенты теоретического чертежа: V = dLBd, S = αLB; Получим: dd = (ρ - ρ1)(dLBd) / ρ1 αLB = (ρ - ρ1) χd / ρ1, где χ = d / α - коэффициент вертикальной полноты. Таким образом, промысловое судно (χ = 0,8) при переходе из морской воды в пресную увеличивает среднюю осадку на 2% (dd = 0,02d). Изменение осадки судна при приеме (снятии) или расходование грузов. В теории судна принято разделять грузы на “малые грузы” и “большие грузы”. Под “малыми грузами” понимают грузы масса которых не превосходит 10 ÷ 12 % водоизмещения судна. Грузы большей массы относятся к категории “больших грузов”.

 

7. Запас плавучести. Грузовая марка? Запас плавучести – непроницаемый для воды объем корпуса, находящийся выше ватерлинии. Знак грузовой марки имеет форму кольца с наружным диаметром 300 мм (12 дюймов) и шириной 25 мм (1 дюйм), который пересекается горизонтальной линией длиной 450 мм (18 дюймов) и шириной 25 мм (1 дюйм) так, что верхняя кромка этой оризонтальной линии проходит через центр кольца. Расстояние по вертикали от верхней кромки палубной линии до центра кольца представляет собой назначенный судну минимальный надводный борт. Знак грузовой марки судов, не совершающих международных рейсов, а также рыболовных судов разделяется дополнительно вертикальной линией, проходящей через центр кольца. Над горизонтальной линией, проходящей через центр кольца грузовой марки, наносят двумя буквами обозначение организации, назначившей судну грузовые марки (так например, Российский Морской Регистр Судоходства обозначается буквами Р и С; Украинский Регистр - Р,У; Германский Ллойд -G, L и т.д).

 

8.Общие положения остойчивости судна. Равнообъемные наклонения. Теорема Эйлера? Остойчивостью называется способность судна противодействовать силам, отклоняющим его от положения равновесия, и возвращаться в первоначальное положение равновесия после прекращения действия этих сил. Остойчивость судна меняется с увеличением угла наклонения и при некотором его значении полностью утрачивается. Поэтому представляется целесообразным исследование остойчивости судна на малых (теоретически бесконечно малых) отклонениях от положения равновесия с Θ = 0, Ψ = 0, а затем уже определять характеристики его остойчивости, их допустимые пределы при больших наклонениях. Принято различать остойчивость судна при малых углах наклонения (начальную остойчивость) и остойчивость на больших углах наклонения. При рассмотрении малых наклонений имеется возможность принять ряд допущений, позволяющих изучить начальную остойчивость судна в рамках линейной теории и получить простые математические зависимости ее характеристик. Остойчивость судна на больших углах наклонения изучается по уточненной нелинейной теории. При изучении остойчивости судна рассматривают его наклонения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях – поперечной и продольной. При наклонениях судна в поперечной плоскости, определяемых углами крена, изучают его поперечную остойчивость; при наклонениях в продольной плоскости, определяемых углами дифферента, изучают его продольную остойчивость. Если наклонение судна происходит без значительных угловых ускорений (перекачивание жидких грузов, медленное поступление воды в отсек), то остойчивость называют статической. В ряде случаев наклоняющие судно силы действуют внезапно, вызывая значительные угловые ускорения (шквал ветра, накат волны и т.п.). В таких случаях рассматривают динамическую остойчивость. Остойчивость - очень важное мореходное свойство судна; вместе с плавучестью оно обеспечивает плавание судна в заданном положении относительно поверхности воды, необходимом для обеспечения хода и маневра. Уменьшение остойчивости судна может вызвать аварийный крен и дифферент, а полная потеря остойчивости - его опрокидывание. Чтобы не допустить опасного уменьшения остойчивости судна все члены экипажа обязаны: всегда иметь четкое представление об остойчивости судна; знать причины, уменьшающие остойчивость; знать и уметь применять все средства и меры по поддержанию и восстановлению остойчивости. Равнообъемные наклонения судна. Теорема Эйлера Остойчивость судна изучается при так называемых равнообъемных наклонениях, при которых величина подводного объема остается неизменной, а меняется лишь форма подводной части судна. Введем основные определения, связанные с наклонениями судна: ось наклонения – линия пересечения плоскостей двух ватерлиний; плоскость наклонения – перпендикулярная оси наклонения плоскость, проходящая через ЦВ, соответствующий исходному положению равновесия судна; угол наклонения – угол поворота судна около оси наклонения (угол между плоскостями ватерлиний), измеряемый в плоскости наклонения; равнообъемные ватерлинии – ватерлинии, отсекающие при наклонениях судна равные по величине клиновидные объемы, один из которых при наклонении судна входит в воду, а другой выходит из воды. При известной исходной ватерлинии для построения равнообъемной ей ватерлинии используется теорема Эйлера. Согласно этой теореме при бесконечно малом наклонении судна плоскости равнообъемных ватерлиний пересекаются по прямой, проходящей через их общий геометрический центр (центр тяжести), или ось бесконечно малого равнообъемного наклонения проходит через геометрический центр площади исходной ватерлинии. Теорема Эйлера может быть применена и для конечных малых наклонений с той малой погрешностью, чем меньше угол наклонения. Предполагается, что достаточная для практики точность обеспечивается при наклонениях Θ £ 10¸120 и Ψ £ 2¸30. В пределах этих углов и рассматривается начальная остойчивость судна. Как известно из, при плавании судна без крена и с дифферентом близким к нулю, ордината геометрического центра площади ватерлинии yf = 0, а абсциса xf ¹0. Потому в данном случае можно считать, что ось поперечного малого равнообъемного наклонения лежит в ДП, а ось продольного малого равнообъемного наклонения перпендикулярна ДП и смещена от пл. мидель – шпангоута на расстояние xf. Величина xf является функцией осадки судна d. Зависимость xf (d) представлена на кривых элементов теоретического чертежа. При наклонении судна в произвольной плоскости ось равнообъемных наклонений также будет проходить через геометрический центр (центр тяжести) площади ватерлинии.

 

9.Метацентры и метацентрические радиусы? Поперечные наклонения. В прямом положении судна ЦВ находится в ДП (точка С) и линия действия силы плавучести γV также лежит в ДП. При поперечном наклонении судна на угол Θ изменяется форма погруженного объема, ЦВ перемещается в сторону наклонения из точки С в точку СΘ и линия действия силы плавучести будет наклонена к ДП под углом Θ. Точка пересечения линий действия силы плавучести при бесконечно малом поперечном равнообъемном наклонении судна называется поперечным метацентром (точка m на рис.34). Радиус кривизны траектории ЦВ r (возвышение поперечного метацентра над ЦВ) называется поперечным метацентрическим радиусом. В общем случае траектория ЦВ является сложной пространственной кривой и каждому углу наклонения соответствует свое положение метацентра (рис.35). Однако для малых равнообъемных наклонений с известным приближением можно принять, что траектория ЦВ лежит в плоскости наклонения и является дугой окружности с центром в точке m. Таким образом, можно считать, что в процессе малого поперечного равнообъемного наклонения судна из прямого положения поперечный метацентр лежит в ДП и своего положения не меняет (r = const). Перемещение ЦВ при малых наклонениях. Выражение для поперечного метацентрического радиуса r получим из условия, что ось малого поперечного равнообъемного наклонения судна лежит в ДП и что при таком наклонении клиновидный объем v как бы переносится с борта, вышедшего из воды, на борт, вошедший в воду. Согласно известной теореме механики при перемещении тела, принадлежащей системе тел, центр тяжести всей системы перемешается в том же направлении параллельно перемещению тела, причем эти перемещения обратно пропорциональны силам тяжести тела и системы соответственно. Эту теорему можно распространить и на объемы однородных тел. Обозначим: С СΘ – перемещение ЦВ (геометрического центра объема V), b – перемещение геометрического центра клиновидного объема v. Тогда в соответствии с теоремой ССо/b=v/V?, откуда ССо = vb/V/. Для элемента длины судна dx, полагая, что клиновидный объем имеет в плоскости шпангоута форму треугольника, получим: dv dx1/2y tgΘ y, или при малом угле dv 1/2y2 Θ dx. Если b 4/3y, тогда: dv b = 2/3y3 Θ dx. Интегрируя, получим: v b =2/3 Θ y3 dx, или:v b = ΘJx, где Jx = 2/3 y3dx – момент инерции площади ватерлинии относительно продольной центральной оси. Тогда выражение для перемещения ЦВ будет иметь вид:CC Θ = Jx/V* Θ, С СΘ r Θ. Сопоставляя выражения, найдем, что поперечный метацентрический радиус: r = Jx/V. Аппликата поперечного метацентра: zm = zc + r = zc +Jx/V. Продольные наклонения. По аналогии с поперечными наклонениями точка пересечения линий действия силы плавучести при бесконечно малом продольном равнообъемном наклонении судна называется продольным метацентром (точка М на рис). Возвышение продольного метацентра над ЦВ называется продольным метацентрическим радиусом. Величина продольного радиуса определяется выражением: R=Jyf/V. где Jyf – момент инерции площади ватерлинии относительно поперечной центральной оси. Рис. К выводу выражения для продольного метацентрического радиуса. Аппликата продольного метацентра: zм= zc + R = zc + Jyf/V. Так как площадь ватерлинии вытянута в продольном направлении, то Jyf намного превышает Jx и соответственно R значительно больше r. Величина R составляет 1 2 длины судна. Метацентрические радиусы и аппликаты метацентров являются, важными характеристиками остойчивости судна. Значения их определяются при расчете элементов погруженного объема и для судна, плавающего без крена и дифферента, представляются кривыми Jx (d), Jyf (d), r(d), R(d) на чертеже кривых элементов теоретического чертежа.

20. Начальная остойчивость. Метацентрическая формула начальной остойчивости. 3 случая остойчивости. Условие начальной остойчивости судна. Метацентрические высоты. Возможны три характерных случая состояния судна для которых воздействие на него момента сил Р и γV качественно различно. Рассмотрим их на примере поперечных наклонений. 1-й случай - метацентр располагается выше ЦТ, т.е. zm > zg. В данном случае возможно различное расположение центра величины относительно центра тяжести. I. В начальном положении центр величины (точка С0), располагается ниже центра тяжести (точка G), но при наклонении центр величины смещается в сторону наклонения настолько сильно, что метацентр (точка m) располагается выше центра тяжести судна. Момент сил Р и γV стремится вернуть судно в исходное положение равновесия, и поэтому оно остойчиво. Подобное расположение точек m, G и С0 встречается на большинстве судов. II. В начальном положении центр величины (точка С0), располагается выше центра тяжести (точка G). При наклонении судна возникающий момент сил Р и γV выпрямляет судно, и поэтому оно остойчиво. В данном случае, независимо от размеров смещения центра величины при наклонении, пара сил всегда стремится выпрямить судно. Это объясняется тем, что точка G лежит ниже точки С0. Такое низкое положение центра тяжести обеспечивающая безусловную остойчивость на судах трудно осуществить конструктивно. Такое расположение центра тяжести можно встретить в частности, на парусных яхтах. 2-й случай (рис. 39,а) – метацентр располагается ниже ЦТ, т.е. zm < zg. В этом случае при наклонении судна момент сил Р и γV стремится еще больше отклонить судно от исходного положения равновесия, которое, следовательно, является неустойчивым. В этом случае наклонения судно имеет отрицательный восстанавливающий момент, т.е. оно не остойчиво. 3-й случай (рис. 39,б) – метацентр совпадает с ЦТ, т.е. zm = zg. В этом случае при наклонении судна силы Р и γV продолжают действовать по одной вертикали, момент их равен нулю – судно и в новом положении будет находиться в состоянии равновесия. В механике – этот случай безразличного равновесия. Итак, условием начальной остойчивости судна является расположение метацентра выше ЦТ. Судно обладает поперечной остойчивостью, если zm > zg, и продольной остойчивостью, если zм > zg. Отсюда становится ясным физический смысл метацентра. Эта точка является пределом, до которого можно поднимать центр тяжести не лишая судно положительной начальной остойчивости. Расстояние между метацентром и ЦТ судна при Ψ = Θ = 0 называют начальной метацентрической высотой или просто метацентрической высотой. Поперечной и продольной плоскости наклонения судна отвечают соответственно поперечная h и продольная H метацентрические высоты. Очевидно, что h = zm – zg и H = zм – zg, или h = zc + r – zg и H = zc + R – zg, h = r – α и H = R – α, где α = zg – zc – возвышение ЦТ над ЦВ. Как видно h и H различаются только метацентрическими радиусами, т.к. α является одной и той же величиной. r/R 1/100, поэтому H значительно больше h. α=(1/3%)*R,поэтому на практике считают, что H = R.

 

11. Изменение параметров осадки при горизонтально – поперечном переносе груза?. Изменение посадки при перемещении грузов. Пусть осадки судна массой Δ с абсциссой хс до перемещения груза были dн и dк. На диаграмме Г.А. Фирсова операция перемещения груза массой m на расстояние lx лежит на кривой Δ = const. хс1 = (m lx + Δ хс)/ Δ. По известному хg1≈ хс1 находим новые значения осадок dн1 и dк1. В случае определения массы перемещаемого груза при заданных осадках dн1 и dк1 используют уравнение: m lx = Δ (хс1 - хс).

 

12. Остойчивость на больших углах крена. ДСО и ее свойства. Построение ДСО? Осто́йчивость — способность плавучего средства противостоять внешним силам, вызывающим его крен или дифферент и возвращаться в состояние равновесия по окончании возмущающего воздействия. При изучении остойчивости судна рассматривают его наклонения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях – поперечной и продольной. При наклонениях судна в поперечной плоскости, определяемых углами крена, изучают его поперечную остойчивость; при наклонениях в продольной плоскости, определяемых углами дифферента, изучают его продольную остойчивость. Диаграмма статической остойчивости. Для определения мер остойчивости судна при больших углах наклонения (mΘ или lΘ) используют диаграмму статической остойчивости (ДСО). ДСО представляет собой кривую mΘ (Θ) или lΘ (Θ), выражающую зависимость восстанавливающего момента mΘ или плеча статической остойчивости lΘ от угла крена. На рис. показан вид ДСО при наклонении на оба борта судна, обладающего положительной начальной остойчивостью. Поскольку судно симметрично относительно ДП, то ветви диаграммы, отвечающие наклонениям на правый и левый борт, имеют одинаковую форму. Поэтому принято изображать ДСО только для наклонения судна на один борт – правый. Поскольку mΘ = γV lΘ и V = const, т.е. между восстанавливающим моментом и плечом остойчивости существует линейная зависимость, то при построении диаграммы масштабы для lΘ и mΘ могут выбраны таким образом, чтобы одна кривая выражала как lΘ (Θ), так и mΘ (Θ). Из рассмотрения ДСО следует, что с увеличением угла Θ от Θ = 0 восстанавливающий момент mΘ вначале увеличивается, достигает максимального значения mΘ max при Θ = Θm, а затем уменьшается, при Θ = Θзак становится равным нулю, после чего меняет знак. Точка максимума диаграммы указывает наибольшее значение восстанавливающего момента или плеча статической остойчивости, точка заката – предел положительной остойчивости. Углы Θm и Θзак называются соответственно углом максимума и углом заката ДСО. Для судов Θm = 25 ¸ 500, Θзак = 60 ¸ 1000. Определение мер начальной остойчивости с помощью ДСО.

Из метацентрической формулы остойчивости mΘ = γV h Θ0/57,3 = К Θ Θ0/57,3 или mΘ = γV h Θ = К Θ Θ (где угол Θ в рад.), следует, что при Θ = 1 рад ордината начальной касательной, измеренная в масштабе плеч lΘ , равна по величине метацентрической высоте h, а измеренная в масштабе моментов mΘ – коэффициенту остойчивости К Θ. Для определения метацентрической высоты, следует провести касательную к диаграмме статической остойчивости в начале координат и из конца отрезка на оси абсцисс, равного одному радиану, восстановить перпендикуляр до пересечения с касательной. Отрезок, заключенный между осью абсцисс и касательной, будет равен начальной метацентрической высоте судна. а) – с положительной начальной остойчивостью(h > 0);б) – с нулевой начальной остойчивостью (h = 0); в) – с отрицательной начальной остойчивостью (h < 0); С помощью ДСО можно легко решить и обратную задачу – определить величину кренящего момента m кр, который необходимо приложить к судну, чтобы накренить его на заданный угол.

13 Нормирование и контроль остойчивости судна? Нормирование остойчивости эксплуатируемых, строящихся, а также капитально ремонтируемых и переоборудуемых судов регламентируется Правилами классификации и постройки морских судов (часть IV) Российского Регистра Судоходства. Данные Правила предъявляют к остойчивости судов общие и дополнительные требования. Общим требованиям должны удовлетворять все суда независимо от их назначения. Дополнительные требования дифференцированы в зависимости от назначения судна. Общие требования к остойчивости включают требования к так называемому критерию погоды, элементам диаграммы статической остойчивости, начальной метацентрической высоте, а также требования учета обледенения. Остойчивость судна считается достаточной по критерию погоды К, если при наихудшем, в отношении остойчивости, варианте нагрузки динамически приложенный кренящий момент от давления ветра mкр.дин. равен или меньше опрокидывающего момента mопр, т.е. если mкр.дин.< mопр или К = mопр / mкр.дин.≥1,0.

14. Начальная остойчивость судна сидящего на мели? При наклонении судна, сидящего на мели, на малый угол крена (рис.70) на него действует восстанавливающий момент mΘ = γ (Vг zmг – V zg)sinΘ, или mΘ = 9,81(Dг zmг – Dzg)sinΘ, где V (D) и Vг (Dг) – объемы подводной части судна (масса вытесненной судном воды) до аварии и после посадки судна на мель;zmг – аппликата поперечного метацентра судна на мели. Значения определяют по диаграмме Фирсова – Гундобина для аварийных осадок судна носом dнг и кормой dкг. Как видно из приведенного выражения, судно сидящее на мели будет иметь положительную начальную остойчивость при Dг zmг > Dzg. С понижением уровня воды (например, при отливе) первое слагаемое уменьшается и может наступить момент, когда Dгzmг = Dzg и судно начнет валиться на борт.

 

15.Влияние на остойчивость жидкого груза. Поправки на свободные поверхности? При наклонении судна на малый угол Θ, свободная поверхность жидкости также наклонится, а центр тяжести жидкости q переместится в новое положение q1. Вследствие малости угла Θ можно считать, что данное перемещение происходит по дуге окружности радиуса r0 c центром в точке m0, в которой пересекаются линии действия веса жидкости до и после наклонения судна. По аналогии с метацентрическим радиусом r = Jx/V; r0 = ix /vж, где ix – собственный момент инерции свободной поверхности жидкости относительно продольной оси (параллельной координатной оси ОХ). случай оказывает влияние на остойчивость такое же, как и подвешенный, где l = r0, а m=ρжvж. Используя формулу для подвешенного груза, получим формулу влияния на остойчивость свободной поверхности жидкости: 6h=-Pжix/ .Как видно из формулы, именно ix оказывает влияние на остойчивость. Момент инерции свободной поверхности вычисляется по формуле ix = k l b3, где l и b – длина и ширина поверхности, а k – безразмерный коэффициент, учитывающий форму свободной поверхности. В данной формуле следует обратить внимание на последний множитель - b3, что ширина поверхности в большей мере, чем длина, оказывает влияние на ix и следовательно на δh. Таким образом, особо опасаться необходимо свободных поверхностей в широких отсеках. Установка одной переборки уменьшает влияние свободной поверхности на остойчивость в 4 раза, двух – в 9 раз и т.д. Для проведения практических расчетов коэффициент k, независимо от формы площади поверхности, целесообразно принимать как для прямоугольных поверхностей k = 1/12.В зависимости от вида поправок метацентрическую высоту судна с учетом влияния жидких грузов в частично заполненных цистернах находят по формулам: h = zm – zg – δh; h = zm – zg – δmh / D.Свободные поверхности как бы повышают центр тяжести судна или снижают его поперечный метацентр. Проявление свободной поверхности жидкого груза также влияет и на продольную остойчивость судна. Поправка к продольной метацентрической высоте будет определяться формулой δН = – ρж iу /D, где iу – собственный момент инерции свободной поверхности жидкости относительно поперечной оси (параллельной координатной оси ОУ). Рассматриваемое изменение остойчивости от свободной поверхности жидкости происходит при наличии ее объема от 5 ¸ 95% объема цистерны. В таких случаях говорят, что свободная поверхность приводит к действенной потере остойчивости. Для уменьшения отрицательного влияния на остойчивость судна переливающихся жидких грузов на нем могут, предусматриваются следующие конструктивные и организационные мероприятия: - установка в цистернах продольных или поперечных переборок, что позволяет резко уменьшить собственные моменты инерции iх и iу; - установка в цистернах продольных или поперечных диафрагм-переборок, имеющих в нижней и верхней части небольшие отверстия. При резких наклонениях судна (например, при качки) диафрагма выполняет роль переборки, так как жидкость протекает через отверстия достаточно медленно. С конструктивной точки зрения диафрагмы более удобны, чем непроницаемые переборки, так как при установки последних значительно усложняются системы заполнения, осушения и вентиляции цистерн. Однако при длительных наклонениях судна диафрагмы, будучи проницаемыми, не могут уменьшить влияние переливающейся жидкости на остойчивость; - при приеме жидких грузов обеспечивать полное заполнение цистерн без образования свободных поверхностей жидкости;- при расходовании жидких грузов обеспечивать полное осушние цистерн; «мертвые запасы» жидких грузов должны быть минимальными; - обеспечивать сухость трюмов в отс



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-08-20 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: