Определение посадки и остойчивости судна в различных эксплуатационных условиях
Проверка параметров диаграмм статической остойчивости на соответствие нормам остойчивости Регистра СССР По ДСО определяем максимальное плечо статической остойчивости lmax, соответствующий ему угол крена Иmax и угол заката диаграммы Изак 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… Читать ещё >
Определение посадки и остойчивости судна в различных эксплуатационных условиях (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
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.
Задание
1. Основные технико-эксплуатационные характеристики судна. Класс судна Регистра Украины
2. Определение водоизмещения, координат центра тяжести и посадки судна. Контроль плавучести и остойчивости судна
3. Расчёт и построение диаграмм статической и динамической остойчивости
4. Определение посадки и остойчивости судна в различных эксплуатационных условиях
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» | — 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
1. 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 | ||
Цистерна ДТ-1, нос-8шп., форпик | 81,80 | 44,40 | 5,98 | 3631,92 | 489,16 | ||
ДТ2, 8−17шп, ДП | 249,70 | 37,80 | 5,55 | 9438,66 | 1385,84 | ||
ДТ-5, 44−72шп, ПрБ | 48,10 | 6,70 | 0,69 | 322,27 | 33,19 | ||
ДТ-7, 42−70шп, ПрБ | 43,2 | 7,30 | 0,83 | 315,36 | 35,86 | ||
ДТ", 42−70шп, ЛБ | 41,9 | 7,30 | 0,83 | 305,87 | 34,78 | ||
ДТ-12, 74−79шп, ЛБ | — 6,50 | 2,46 | — 110,50 | 41,82 | |||
ДТ-13, 74−79шп, ЛБ | — 6,60 | 2,7 | — 39,60 | 16,20 | |||
ДТ-14, 74−79шп, ЛБ | — 6,60 | 2,8 | — 79,20 | 33,60 | |||
ДТ-15,104−107шп, ЛБ | 4,2 | — 26,90 | 1,99 | — 112,98 | 8,36 | ||
Цистерна ДС-1, 79−87шп, ПрБ | 23,9 | — 11,10 | 0,56 | — 265,29 | 13,38 | ||
ДС-2, 79−87шп, ЛБ | 25,4 | — 11,00 | 0,56 | — 279,40 | 14,22 | ||
ДС4, 74−79шп, ЛБ | 8,3 | — 6,60 | 2,02 | — 54,78 | 16,77 | ||
Цист. Диз. Топлива ДС для АДГ | 1,1 | — 11,60 | 12,04 | — 12,76 | 13,24 | ||
ДС-6, 96−99шп | 4,9 | — 20,50 | 8,89 | — 100,45 | 43,56 | ||
Расх. цист, диз. топл ива для котпа 98−99шп.ПрБ | — 21,00 | 6,1 | — 21,00 | 6,10 | |||
Цист. Осн. Запаса масла 88−103шпПрБ | 29,7 | — 19,10 | 0,38 | — 567,27 | 11,29 | ||
88−1 ОЗшп, ЛБ | 15,4 | — 20,50 | 0,16 | — 315,70 | 2,46 | ||
Цист.отраб.масла 87−88шп, ЛБиПрБ | — 14,20 | 0,3 | — 42,60 | 0,90 | |||
Мелк.цист.смаз.маспа89−95шпЛБиПрБ | 2,9 | — 18,30 | 8,62 | — 53,07 | 25,00 | ||
Цист. Масла гидросистем | 2,7 | — 29,10 | 3,55 | — 78,57 | 9,59 | ||
Цистерна КВ-1 99−1 ОЗшп ПрБ | 6,7 | — 23,70 | 4,1 | — 158,79 | 27,47 | ||
КВ-2 99−1 ОЗшп ЛБ | 0,75 | — 23,70 | 4,12 | — 17,78 | 3,09 | ||
Цист мытьевой воды 42−46шп ПрБ | 11,9 | 16,20 | 4,62 | 192,78 | 54,98 | ||
44−46шп ЛБ | 17,9 | 15,30 | 5,54 | 273,87 | 99,17 | ||
Цист питьевой воды 4246шп ПрБ | 14,6 | 15,30 | 6,07 | 223,38 | 88,62 | ||
42−46шп ЛБ | 15,30 | 5,88 | 214,20 | 82,32 | |||
42−46шп ПрБ | 20,70 | 15,90 | 5,71 | 329,13 | 118,20 | ||
Цист охлажд воды 123-корма ДП | 11,4 | — 40,80 | 1,1 | — 465,12 | 12,54 | ||
Тара в трюме № 2 | 6,00 | 3,66 | 600,00 | 366,00 | |||
Технический жир 123−128шп | 15,1 | — 40,50 | 4,2 | — 611,55 | 63,42 | ||
Консервы и пресервы 126−134шп | — 32,30 | 6,34 | — 4328,20 | 849,56 | |||
Полуфабрикат мед жира 123−128шп | — 40,50 | 6,1 | — 243,00 | 36,60 | |||
Тара в трюме № 2 | 28,00 | 6,00 | 3,66 | 168,00 | 102,48 | ||
водства консервов и пресервов | 15,9 | — 22,90 | 7,7 | — 364,11 | 122,43 | ||
Снабжение, экипаж, провизия | 86,3 | — 17,40 | 10,48 | — 1501,62 | 904,42 | ||
Судно порожнем | 3770,00 | — 5,10 | 7,57 | — 19 227,00 | 28 538,90 | ||
Судно в грузу | 4875,45 | — 2,67 | 6,91 | — 13 034,90 | 33 705,51 | ||
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=3,0 м и r=4,5 м
h= 4,5+3,0−6,91= 0,59 м Приложение 2
Приложение 3
4. Соответствие плавучести судна требования Регистра Украины проверяем путем сравнения средней осадки d=5,2 м. с осадкой dг. м.=5,8 м по соответствующую грузовую марку. Плавучесть будет удовлетворять требованиям Регистра Украины, если dг.м. Плавучесть судна соответствует требованиям Регистра Украины, т.к. 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=6,93 м. Если zggкр, 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. zggкр.
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 И = 00,100, 200…
V=M/
V= 4875,5/1,025=4756,6 м3
Подсчитав для этих же углов крена плечи статической остойчивости веса находим плечи статической остойчивости
lв=(Zg-Zс)· sinИ (Zg=6,91 м;Zc=3,0м),
l = lф — lв.
Таблица 2
Угол крена | 10? | 20? | 30? | 40? | 50? | 60? | 70? | 80? | 90? | |
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 | 2,513 | 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 | |
sinИ | 0,174 | 0,342 | 0,5 | 0,643 | 0,766 | 0,866 | 0,94 | 0,985 | ||
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 И =10?, 20?,… и т. д. могут быть использованы следующие зависимости:
ld(И0) = 0,5· дИ·(l0 + 2l10 + 2l20 + … + lИ);
ld(00) = 0,5· дИ·l0=0,5*0,174*0=0;
ld(100) = 0,5· дИ·(l0 + l10) =0,5*0,174*(0+0,151)=0,013;
ld(200) = 0,5· дИ·(l0 + 2l10 + l20) =0,5*0,174*(0+2*0,151+0,313)=0,054;
ld(300) = 0,5· дИ·(l0 + 2l10 + 2l20 + l30) = 0,5 * 0,174 * (0 + 2 * 0,151 + 2 *
0,313 + 0,485)=0,123;
ld(400) = 0,5· дИ (l0 + 2l10 + 2l20+2l30+l40) = 0,5 * 0,174 * (0 + 2 * 0,151 + 2 *
0,313 + 2 * 0,485 + 0,617) = 0,219
ld(500) =, 5· дИ (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)=0,336
ld(600) = 0,5· дИ (l0+2l10+2l20+2l30+2l40+2l50 + l60) = 0,5 * 0,174 * (0 +2 *
0,151 + *0,316+2*0,485+2*0,617+2*0,725+0,714) = 0,460
ld(700)=0,5· дИ (l0+2l10+2l20+2l30+2l40+2l50+2l60+l70)=0,5*0,174*(0+2*0,151+
2*0,313+2*0,485+2*0,617+2*0,725+2*0,714+0,626)=0,577
ld(800)=0,5· дИ (l0+2l10+2l20+2l30+2l40+2l50+2l60+2l70+l80)=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+0,360)=0,663
ld(900)=0,5· дИ (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 дИ = 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 И = 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 Иmax и угол заката диаграммы Изак 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 Иmax> 300. Для промежуточных длин судов lmax находят методом интерполяции. Угол заката диаграммы Изак (предел положительной статической остойчивости) должен быть не менее 600.
lmax = 0,73 (м) > 0,25 (м) — удовлетворяет Регистру.
Иmax = 500> 300 — удовлетворяет Регистру.
Изак = 900> 600 — удовлетворяет Регистру.
4. Определение посадки и остойчивости судна в различных эксплуатационных условиях
4.1 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 И определяем по чертежу поперечного сечения судна. Из прямоугольного треугольника с катетами 0,5 · В = 0,5 · 16 = 8 (м) и 0,3 (м);
Тогда
=>И = 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
cosИ = 0,9993;
Плечо l находим из ДСО при угле крена И = 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 Дh = 80/4875,5 * (5,2+0,5*0,5−10,4−0,78)= -0,098(м)
4.4 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 = -13 034,9 (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;
с = 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*с=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= -13 034,9/4966,52 =-2,62
По диаграмме посадок БАТМ «Пулковский Меридиан» (приложение 1) снимем новые осадки носом и кормой:
dК1 = 5,9 (м) и dH1 = 4,75 (м) =>d1 = 5,33 (м);
= d1 — d = 5,33 — 5,2 = 0,13 (м);
дh=m/M1*(d+0,5*дd — z-hix/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);
дh = h1 — h = 0,54 — 0,78 = - 0,24(м);
4.7 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:
И°=57,3*Мкр/М*g*h=57,3*1932,25/(4875,5*9,81*0,78)=2,97°
4.8 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; Дa = г · Va-вес вытесненной воды после посадки на мель; Д = г · 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);
V=M/с= 4875,5/1,025=4756,6 (м3);
Находим вес судна до посадки на мель:
Д = г · V = с · g · V = 1,025 · 9,81· 4756,6 = 47 828,8(кН);
Из формулы для МВ видно, что метацентрическая высота судна, сидящего на мели равна:
Zmaи Дa 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/с=4230/1,025=4126,8(м3)
Находим вес судна после посадки на мель:
Да = г · Vа = с · g· Va = 1,025 · 9,81· 4126,8= 41 496 (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-Д/Дa*Zg=7,49- 47 928,8/41 496 *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 | Zса | ra | Zma = Zса + rа | Va· Zma | |||
до посадки | 5,2 | 4,6 | 5,8 | 4875,50 | 4756,6 | 3,0 | 4,5 | 7,5 | 35 674,5 | |
на мели | 4,7 | 4,1 | 5,3 | 4230,00 | 4126,90 | 2,63 | 4,85 | 7,48 | 30 869,2 | |
V * Zg = 4756,6* 6,91 = 32 868,1 ;
Так как V *Zg для данного варианта загрузки равно 32 868,1, то находим графически, что критическая осадка, при которой судно начинает терять устойчивость составляет dKP =4,85 (м).
4.9 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;
zотстояние 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=2×14,2 м2;
Амплитуда качки вычисляется по формуле:
;
где х1 и х2 — безразмерные множители, зависящие соответственно от отношения В/d и коэффициента общей полноты д; 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 д 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
д | 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
0,04 | 0,05 | 0,06 | 0,07 | 0,08 | 0,09 | 0,10 | 0,11 | 0,12 | 0,13 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;
д=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:
Иm = 0,91 · 0,87 · 0,95 · 26= 19,60;
Плечо кренящего момента вычисляем следующим образом:
lдкр=(м);
Динамические углы крена Ид при действии на судно момента МКР находим из условия равенства работ восстанавливающего и кренящего моментов при наклонении судна в первом случае от 00 до Ид, во втором — отИmдо Ид. 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 Ид в первом случае иИmи Ид — во втором.
На ДСО откладываем плечо кренящего момента в виде прямой.
Для первого случая при наклонении судна от 00 до Ид равенство работ восстанавливающего и кренящего моментов выражается равенством площадей 1−2-3 и 3−4-5.
Получается Ид1 = 250.
Для второго случая при наклонении судна отИm = - 19,60 до Ид равенством работ восстанавливающего и кренящего моментов выражается равенством площадей 1'-2'-3 и 3−4'-5'.
Получается: Ид2 = 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 Ист = 12,50.
4.11 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, соответствующейИm. От этой точки отложим 1 радиан и в новой точке (-Иm + 57,30) проведём перпендикуляр до пересечения с ДДО. lопр будет в масштабе равно расстоянию вдоль этого перпендикуляра от ДДО до прямой из точкиИm, параллельной оси абсцисс.
При наклонении судна от Иm 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 отИm до 00.
По ДДО определяем lопр = 0,21(м);
Мопр = lопр· М · g = 0,21 · 4875,5· 9,81 = 10 044 (кН· м);
По ДСО определяем lопр = 0,21 (м);
Мопр = lопр· М · g = 0,21· 4875,5· 9,81 = 10 044 (кН· м);
1. Методическое руководство по выполнению курсовой работы для слушателей факультета последипломного образования специальности 7.100 301 «Судовождение», — Керчь: КГМТУ. 2009.-17 с