7 Обеспечение остойчивости проектируемого судна

7.1 Расчет метацентрической высоты

Метацентрическую высоту на данной стадии проектирования определяем по приближенной формуле [3]:

h = ₁(,) (В² / Т) + ₂(,)  Т - z_g,

где ₁, ₂ - некоторые функции от коэффициентов полнот  и .

Приближенно можно записать:

₁ = ² / (11,4);

₂ = 0,5;

=0,98=0,98;

₁ = 0,896² / (11,40,835)=0,0843;

₂ = 0,5.

h = 0,0843.

Вывод: поперечная метацентрическая высота больше 0,15 м, что удовлетворяет [2].

7.2 Построение диаграммы статической остойчивости

Построение диаграммы статической остойчивости при отсутствии теоретического чертежа допускается выполнять приближенным способом В.Г.Власова - С.Н.Благовещенского. В этом случае плечо статической остойчивости определяется [3]:

l = (z_c90 - z_c0) f₁() + y_c90 f₂() + r₀f₃() + r₉₀f₄() - (z_g - z_c0)Sin,

где z_c0, z_c90, y_c90 - координаты центра величины судна в начальном положении и при его наклонении на 90 градусов;

r₀, r₉₀ - малые метацентрические радиусы для судна в ненаклоненном и наклоненном на 90 градусов положениях соответственно;

 - угол крена.

r₀ = (1²В²) / (11,4Т) = (10,882²16,6²) \ (11,40,8114,2) = 5,52 м

r₉₀ = 0,70 (z_c90 - z_c0)

(z_c90 - z_c0) = 0,64 (1 - 1,03  (Т / Н₁))Н₁,

где Н₁ - приведенная высота борта, учитывающая непроницаемые части надстроек.

Н₁=6,72 м

(z_c90 - z_c0) = 0,64 (1 - 1,03 (4,6 / 6,72))6,72 = 1,259 м

r₉₀ = 0,701,259 = 0,882 м

y_c90 = 0,5 (1 - 0,96 (Т / Н₁)) В = 0,5 (1-0,96 (4,6/6,72)) 13,3 = 2,28 м

Дальнейший расчет остойчивости ведем в таблице 7.1.

Диаграмма статической остойчивости представлена на рисунке 7.1.

Рисунок 7.1 Диаграмма статической остойчивости

7.3 Параметры диаграммы

Судно удовлетворяет требованиям и параметрам диаграммы статической остойчивости, а именно:

-максимальное плечо диаграммы статической остойчивости l_max должно быть не менее 0,25 м для судов длиной 80 м и 0,20 м для судов длиной 105 м и более при угле крена _m  30;

- предел положительной статической остойчивости (закат диаграммы) должен быть не менее 60;

- начальная метацентрическая высота h должна быть не менее 0,15 м.

7.4 Проверка остойчивости по критериям погоды

Рассчитываем плечо кренящей пары и принимаем его постоянным для всех углов крена.

Кренящий момент M_кр = 10^-3S_пz_пр,

где S_п - площадь парусности, м²;

z_п - плечо парусности, м;

р - давление ветра, Па.

Определяем площадь и плечо парусности.

На рисунке 7.2 представлен боковой вид судна, по которому определяем площадь парусности.

Рисунок 7.2 – Для определения площади парусности

Таблица 7.2 - Определение площади и центра парусности

№	Наименование	Площадь, Si,м^2	Плечо zi,м	Si* zi, м^3
1	Надводный корпус	193,556	1,06	205,169
2	Бак	35	3,37	117,95
3	Ют	57,5	3,37	193,775
4	Надстройка 1-го яруса	47,5	4,62	219,45
5	Надстройка 2-го яруса	25	5,87	146,75
6	Рубка	17,5	6,37	111,475
7	Контейнеры 1-го яруса	141	9,2	1297,2
8	Контейнеры 2-го яруса	15	11,6	174
		532,056	-	2465,77

S_п = 1,051,05532,056 = 559,66 м²

z_п = 1,1 / 1,051,12465,77 / 558,66 = 4,855 м

р=353 Па

M_кр = 10^-3S_пz_пр = 10^-35604,86353 = 961 т-м

Определяем плечи кренящей пары:

l_w1 = M_кр / (gD) = 961 / 9,814780 = 0,02 м.

l_w2 = 1,5 l_w1 = 1,5 0,02 = 0,03 м

Проектируемое судно имеет круглые скуловые кили, поэтому амплитуда качки определяется по формулам, приведенным в Российском Морском Регистре Судоходства [2]:

_1с = 109kх₁х₂rS ,

где k - коэффициент, учитывающий влияние скуловых килей;

х₁ - безразмерный множитель, определяемый отношением В/Т=2,89, при этом х₁=0,92;

х₂ - безразмерный множитель, зависящий от коэффициента общей полноты , при =0,835 х₂=1,0.

S - безразмерный множитель, зависящий от района плавания судна и периода качки Т.

Т = 2сВ / h,

где В - ширина судна, м;

h - метацентрическая высота, м.

с=0,373+0,023(В/Т)-0,043(L/100)=0,373+0,023(13,3/4,6)0,043(91,3/100)=0,40

Т = 2 0,4013,3/1,65 = 8 с. При этом S = 0,073.

r = 0,73+0,6 ((z_g-T)/T),

где Т - осадка судна.

r = 0,73+0,6 ((3,97-4,6)/4,6) = 0,65

_1с = 10910,921,00,650,073 = 21 град.