ОК 1 сем / КурсачОК

Инв. № дубл. Взам. инв. № Подп. и дата

Подп. и дата

Инв. № подп

1.7.Определение нагрузки масс и координат центра тяжести судна

Одной из важнейших задач при определении мореходных и эксплуатационных качеств судна является определение центра тяжести (далее ЦТ) для судна порожнем и в полном грузе.

Расчет ведется с использованием схемы общего расположения по таблице 1.7.

Так как в описании судна прототипа не имеются координаты ЦТ корпуса и механизмов, то таблица примет несколько иной вид, где по согласованию с руководителем координата ЦТ водоизмещения судна без запаса водоизмещения примут значения: = 8 м и = 3.15 м.

Таблица 1.7 –Расчет нагрузки и положения ЦТ судна

№	Наименование разделов	Масса	Плечи, м		Моменты, тм
		mi, т	xi	zi	mixi	mizi
1	Водоизмещения
	порожнем без запаса	2488.11	8.00	3.15	5971.41	7464.30
	водоизмещения
2	Запас водоизмещения	49.80	8.00	3.15	119.50	156.93
	Водоизмещение
	порожнем с запасом	2537.92	8.00	3.00	6090.96	7621.20
	водоизмещения
3	Груз перевозимый	3517.60	3.33	3.15	11713.62	11080.41
4	Топливо, вода и масло	429.72	-46.21	3.50	-19852.13	1503.93
5	Пресная вода	42.00	-46.21	3.50	-1940.43	147.00
6	Команда с багажом	1.751	-55.32	10.33	-96.80	18.02
7	Провизия	0.843	-46.22	7.55	-33.80	6.32
	Водоизмещение в грузу	6529.81	1.55	3.12	10093.72	20376.91

Схема расчета показана в таблице 1.7.

						Лист
					КП-НГТУ-26.03.02-(17-КС-1)-2019	10
	Лит	Изм.	№ докум.	Подп.	Дата

Взам. инв. № Подп. и дата

1.8.Удифферентовка судна в полном грузе

Вполном грузу судно должно сидеть прямо и на ровный киль (без крена и деферента).

Это возможно только в том случае, когда ЦТ судна в полном грузе будет лежать на одной вертикали с центром величины (далее ЦВ) с. В предыдущем пункте было получено = 1.55

Когда нет теоретического чертежа судна, приближенное значение с назначается из условия минимального сопротивления воды, которое зависит от с. Для этой цели используют приближенную формулу Вагененгемского бассейна, где оптимально значение ЦВ пределяется по формуле:

с = −2.22 3 + 4.52 2 − 2.90 + 0.586;с = −2.22 ∙ 0.933 + 4.52 ∙ 0.932 − 2.90 ∙ 0.93 + 0.586 = 0.0127

Таким образом:

с = 0.0127 = 0.0127 ∙ 125 = 1.588 м

Поскольку разница между и с не велика , то по согласованию с руководителем сохраним полученное значение, а полученный дифферент при ходе судна в грузу определим расчетом.

1.9.Обеспечение начальной остойчивости судна

Мерой начальной остойчивости является значение поперечной метацентрической высоты.

Остойчивость обеспечивается в поперечном направлении, если поперечная метацентрическая высота будет больше нуля. В соответствии с требованиями правил регистра любое судно должно иметь метацентрическую высоту более 0.15 метров. Когда нет теоретического чертежа судна метацентрическую высоту определяют по приближенной формуле:

дубл.				= +			−
.№		Приближенная формула для метацентрического радиуса следующая:
Инв
					2		2
датаи.				= 11.4
		Для аппликаты центра величины формула имеет вид:
Подп						0.5
					= 0.5 (		)
№ подп				КП-НГТУ-26.03.02-(17-КС-1)-2019					Лист
.
Инв									11
Лит	Изм.	№ докум.	Подп.	Дата

Взам. инв. № Подп. и дата

Аппликата ЦТ для судна в полном грузе принимаем по предыдущей таблице: = 3.12 м

Коэффициент площади КВЛ определяется по формуле:

= 0.98 0.5 = 0.98 ∙ 0.930.5 ± 0.06 = 0.885

Метацентрический радиус:
	0.8852		13.72
=				= 3.466 м
	11.4 ∙ 0.93		4

Таким образом ЦВ:

	0.885	0.5
= 0.5 (		) ∙ 4 = 1.951 м
	0.93

Вконечном итоге для выражения метацентрической высоты получим:

= 3.466 + 1.951 − 3.12 = 2.3 м

1.10. Остойчивость судна на больших углах крена Построение диаграммы статической остойчивости

Для решения задачи о статической и динамической остойчивости судна необходимо построить диаграмму статической остойчивости. Обычно эту диаграмму строят с помощью теоретического чертежа судна. В начальной стадии проектирования, когда теоретический чертеж отсутствует, можно пользоваться приближенным способом Власова – Благовещенского.

В этом случае плече статической остойчивости определяется по формуле:

= ( 90 − 0) 1( ) + 90 2( ) + 0 3( ) + 90 4( ) − ( − 0) sin

Где 0, 90, 90 – координаты ЦВ судна в начальном положении и при его наклонении на 90 градусов; 0 и 90 – малые метацентрические радиусы для судна в прямом и и наклоненном на 90 градусов положении; – вспомогательные функции в зависимости от угла крена , приведённые в таблице 1.10.1.

Таблица 1.10.1 – Зависимость функций от углов крена

№ дубл.		0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
	1	0	-0.036	-0.241	-0.556 -0.722 -0.513			0.26	0.603	0.935	1.00
Инв.	2	0	0.050	0.337	0.840	1.279	1.365	1.056	0.583	0.210	0
	3	0	0.151	0.184	0.081	-0.069	-0.155	-0.135	-0.062	-0.010	0
Подп. и дата	4	0	0.010	0.062	0.135	0.155	0.069	-0.081	-0.184	-0.151	0
№ подп					КП-НГТУ-26.03.02-(17-КС-1)-2019						Лист
.
Инв											12
Лит	Изм.	№ докум.	Подп.	Дата

Инв. № дубл. Взам. инв. № Подп. и дата

Подп. и дата

Инв. № подп

Расчет значений перед функциями выполняется по формулам:

Таким образом, результат расчета плеч статической остойчивости представлен в таблице

1.10.2.

Таблица 1.10.2 – Полученные плечи статической остойчивости

	0	10			20				30				40		50		60		70		80	90
	0	0.409		0.834				1.217					1.431		1.380		1.090	0.694			0.327	0.03
Так же на диаграмме необходимо отобразить плечи кренящего момента lw1 и lw2, а так же
угол крена при бортовой качке 1.
												252 ∙ 586.6 ∙ 5.77
		1		=		п				=							= 0.013 м
						1000					1000 ∙ 9.81 ∙ 6529.8
где = 252 Па – условное давление ветра для судов I ограниченного плавания;
	– площадь парусности,							м2		(площадь				проекции			надводной		части		судна	на ДП,
п

определяющийся по схеме общего расположения, расчет которой приведен в таблице 1.10.3);

Таблица 1.10.3 – Расчет центра парусности судна

№	Наименование	Площадь п, м2	Отстояние от	Статической
			условной ости	момент
			, м	, м3
			п	п п
1	Труба	19.30	11.81	227.74
2	Рубка	21.91	11.46	250.97
3	Надстройка 3-го	65.63	8.49	556.94
	яруса
4	Надстройка 2-го	145.82	4.03	587.85
	яруса и юта
5	Надводный корпус	262.50	4.05	275.62
6	Бак	43.61	2.54	110.74
	Суммы	1.05 ∑ п
			3.77	1.1 ∑ п п
		= 586.63

– аппликата центра парусности, как геометрического ЦТ площади парусности, отсчитываемой от точки, соответствующей осадке на миделе, определяемая по формуле:

	п +		= 3.77 +	4		= 5.77 м
		2		2

						Лист
					КП-НГТУ-26.03.02-(17-КС-1)-2019	13
	Лит	Изм.	№ докум.	Подп.	Дата

Подп. и дата

g = 9.81 м/с2 – среднеустановленное ускорение свободного падения;

D – водоизмещение судна.

2 = 1.5 1 = 1.5 ∙ 0.013 = 0.02 м

Угол крена при бортовой качке определяется по формуле:

1 = 109 1 2√ = 1 ∙ 0.82 ∙ 1 ∙ √0.598 ∙ 0.083 = 19.91°

где = 1 – коэффициент учитывающий влияние скуловых килей определяемый по таблице 1.10.4.

Таблица 1.10.4 – коэффициент

1 – безразмерный множитель, определяемый по таблице 1.10.5.

Таблица 1.10.5 – коэффициент 1

2 – безразмерный множитель, определяемый по таблице 1.10.6.

Таблица 1.10.6 – коэффициент 2

– параметр, не превышающий единицу и вычисляемый по формуле:

Инв. № дубл. Взам. инв. №

Подп. и дата

Инв. № подп

	0.6(	− )		0.6(3.12 − 7.259)
= 0.73 +			= 0.73 +		= 0.598
				7.259

- безразмерный множитель, определяемый в зависимости от района плавания и периода качки судна пот таблице 1.10.7.

Таблица 1.10.7 – коэффициент

						Лист
					КП-НГТУ-26.03.02-(17-КС-1)-2019	14
	Лит	Изм.	№ докум.	Подп.	Дата

Период качки судна Т, рассчитывается по формуле:

=

2

=

2 ∙ 0.398 ∙

13.7

= 7.259 с

√

√2.257

где = 0.373 + 0.023

−

0.043

= 0.373 + 0.023

13.7

−

0.043∙125

= 0.398

100

4

100

- исправленная метацентрическая высота, определяющаяся по формуле:

Таким образом исправленная метацентрическая высота будет:

				= − ∑ ж		= 2.3 − 1.02 ∙ 264.9 = 2.257 м
						6529.8
	дата	Далее по полученным величинам строим диаграмму статической остойчивости (рисунок
	. и
	Подп	1.10) по которому определяются площади критерия погоды a и b и определяется сам критерий
		погоды по формуле:
	№				=	= 4505 = 6.1 > 1.0
	.					741
	.инв
	Взам	По параметрам диаграммы определяем остойчивость:
	дубл.	1.	Максимальное плече статической остойчивости равно 1.44 что больше минимального
			для танкеров 0.20;
	.№	2. Угол крена при максимальном плече равно 40о что больше требуемого 30о;
	Инв	3. Угол заката диаграммы больше 60о;
	датаи.	4.	Площади диаграммы от 0 до30 градусов равна 0.319 рад ∙ м > 0.055 рад ∙ м, площадб
			диаграммы до угла крена равна 0.551 рад ∙ м > 0.09 рад ∙ м и площадь между углами
	Подп		в 30 и 40 градусов равна 0.232 рад ∙ м > 0.03 рад ∙ м.
		Следовательно требования по регистру выполнены.
	№ подп				КП-НГТУ-26.03.02-(17-КС-1)-2019		Лист
	.
	Инв						15
	Лит	Изм.	№ докум.	Подп.	Дата