- •И устройство судна
- •Содержание
- •Глава 1 Мореходные и эксплуатационные качества судна
- •Глава 2 Основы гидромеханики
- •§2.1. Основные свойства жидкостей
- •§2.2. Гидростатика
- •§2.3. Гидродинамика
- •§2.4. Теория подобия в гидромеханике
- •§2.5. Основы теории крыла
- •Глава 3 Геометрия корпуса судна § 3.1. Теоретический чертеж
- •§ 3.2. Главные размерения судна и коэффициенты полноты
- •§ 3.3. Посадка судна
- •§ 3.4. Элементы погруженного объема судна при посадке его прямо и на ровный киль
- •Абсцисса цв:
- •3.4.5. Понятие о правилах приближенного интегрирования.
- •§ 3.5. Элементы погруженного объема судна при посадке его прямо, но с дифферентом
- •Глава 4 Плавучесть судна
- •§ 4.1. Условие плавучести судна
- •§ 4.2. Вычисление массы и координат центра тяжести судна
- •§ 4.3. Изменение осадки при переходе судна в воду с иной плотностью
- •§ 4.4. Изменение осадки судна при приеме или расходование грузов
- •§ 4.5. Запас плавучести судна
- •Глава 5 Начальная остойчивость судна
- •§ 5.1. Общее понятие об остойчивости
- •§ 5.2. Равнообъемные наклонения судна. Теорема Эйлера
- •§ 5.3. Метацентры и метацентрические радиусы
- •Как видно из рис. 36, при малом угле θ
- •Аппликатапоперечного метацентра:
- •Так как площадь ватерлинии вытянута в продольном направлении, то Jyf намного превышаетJx и соответственноRзначительно большеr. ВеличинаRсоставляет 12 длины судна.
- •§ 5.4. Условие начальной остойчивости судна. Метацентрические высоты
- •§ 5.5. Метацентрические формулы остойчивости и их практическое применение
- •§ 5.6. Остойчивость формы и остойчивость нагрузки
- •§ 5.7. Определение мер начальной остойчивости судна
- •§ 5.8. Влияние перемещения грузов на посадку и остойчивость судна
- •§ 5.9. Влияние приема малого груза на посадку и остойчивость судна
- •§ 5.10. Влияние жидкого груза на остойчивость судна
- •Как видно из формулы, именноix оказывает влияние на остойчивость.
- •§ 5.11. Опытное определение метацентрической высоты и положения центра тяжести судна
- •Глава 6 Остойчивость судна на больших углах наклонения
- •§ 6.1. Плечо статической остойчивости на больших углах крена
- •§ 6.2. Диаграмма статической остойчивости
- •6.2.1. Определение мер начальной остойчивости с помощью дсо.
- •§ 6.3. Динамическая остойчивость судна
- •§ 6.4. Влияние условий плавания на остойчивость судна
- •Глава 7 Практическое применение теории плавучести и остойчивости
- •§ 7.1. Определение массы груза, обеспечивающего заданный угол крена
- •§ 7.2. Расчеты по снятию судна с мели
- •7.2.2. Определение реакции грунта и точки ее приложения.
- •Глава 8 Нормирование и контроль остойчивости судов
- •§ 8.1. Нормирование остойчивости морских промысловых судов
- •§ 8.2. Информация об остойчивости судна
- •Глава 9 Непотопляемость судна
- •§ 9.1. Общее понятие о непотопляемости
- •§ 9.2. Принципы обеспечения непотопляемости
- •§ 9.3. Методы расчета непотопляемости
- •§ 9.4. Классификация затопленных отсеков
- •§ 9.5. Спрямление поврежденного судна
- •9.5.2. Задачи и методы спрямления поврежденного судна.
- •§ 9.6. Нормирование непотопляемости промысловых судов
- •Глава 10 Сопротивление воды движению судна
- •§ 10.1. Общие сведения
- •§ 10.2. Составляющие сопротивления движению судна
- •§ 10.3. Сопротивление трения
- •§ 10.4. Сопротивление формы
- •§ 10.5. Волновое сопротивление
- •§ 10.6. Сопротивление выступающих частей
- •§ 10.7. Воздушное сопротивление
- •§ 10.8. Влияние эксплуатационных факторов на ходкость судна
- •Глава 11 Судовые движители
- •§ 11.1. Общие сведения о судовых движителях
- •§ 11.2. Геометрические характеристики гребного винта
- •§ 11.3. Кинематические характеристики гребного винта
- •§ 11.4. Гидродинамические характеристики гребного винта
- •§ 11.5. Работа гребного винта на разных режимах
- •§ 11.6. Диаграммы для расчета гребных винтов
- •§ 11.7. Взаимодействие гребного винта и корпуса судна. Пропульсивный коэффициент
- •§ 11.8. Кавитация гребных винтов
- •§ 11.9. Взаимосвязь между работой гребного винта и двигателем
- •§ 11.10. Винты регулируемого шага
- •§ 11.11. Паспортная диаграмма судна оборудованного винтом фиксированного шага
- •Список литературы
§ 5.6. Остойчивость формы и остойчивость нагрузки
Рассмотрение этого вопроса позволяет установить природу остойчивости, выяснить физические причины возникновения восстанавливающего момента при наклонениях судна. В соответствии с метацентрическими формулами остойчивости (углы Θ и Ψ выражены в радианах):
mΘ = γV h Θ = γV (r – α) Θ = γV r Θ – γV α Θ;
МΨ = γV Н Ψ = γV (R – α) Ψ = γV R Ψ – γV α Ψ.
Таким образом, восстанавливающие моменты mΘ , МΨ и плечи статической остойчивости lΘ, l Ψ представляют собой алгебраическую сумму их составляющих:
mΘ = mф + mн; МΨ = Мф + Мн;
lΘ = lфΘ + lнΘ ; l Ψ = l фΨ + l нΨ,
где моменты
mф = γV r Θ;
Мф= γV R Ψ,
принято называть моментами остойчивости формы, моменты
mн = – γV α Θ;
Мн = – γV α Ψ,
моментами остойчивости нагрузки, а плечи
lфΘ = mф / γV;
lфΨ = Мф / γV,
поперечными и продольными плечами остойчивости формы, плечи
lнΘ = – mн / γV;
lнΨ = – Мн / γV,
поперечными и продольными плечами остойчивости нагрузки.
Так как: r =; R = ; α =zg – zc,
где Jx и Jyf – момент инерции площади ватерлинии относительно поперечной и продольной центральной оси соответственно, то моменты формы и нагрузки можно представить в виде:
mф = γ Jx Θ , Мф= γ Jyf Ψ;
mн = – γV (zg – zc) Θ , Мн = – γV(zg – zc) Ψ.
По своей физической природе момент остойчивости формы всегда действует в сторону, противоположную наклонению судна, и, следовательно, всегда обеспечивает остойчивость. Он вычисляется через момент инерции площади ватерлинии относительно оси наклонения. Именно остойчивость формы предопределяет значительно большую продольную остойчивость по сравнению с поперечной т.к. Jyf » Jx.
Момент остойчивости нагрузки из-за положения ЦТ выше ЦВ α = (zg – zc ) > 0, всегда уменьшает остойчивость судна и по существу она обеспечивается только остойчивостью формы.
Можно предположить, что в случае отсутствия ватерлинии, например, у подводной лодки в подводном положении, момент формы отсутствует (Jx = 0). В подводном положении подводная лодка за счет балластировки специальных цистерн, имеет положение ЦТ ниже ЦВ, в результате ее остойчивость обеспечивается остойчивостью нагрузки.
§ 5.7. Определение мер начальной остойчивости судна
5.7.1. Посадка судна прямо и на ровный киль. В случаях, когда судно плавает с незначительными углами крена и дифферент, меры начальной остойчивости могут быть определены с помощью метацентрических диаграмм.
При заданной массе судна, определение мер начальной остойчивости сводится к определению аппликат метацентров (или метацентрических радиусов и аппликаты ЦВ) и аппликаты ЦТ.
Аппликата ЦВ zc и метацентрические радиусы r, R являются характеристиками погруженного объема судна и зависят от осадки. Эти зависимости представлены на метацентрической диаграмме входящей в состав кривых элементов теоретического чертежа (рис.21). По метацентрической диаграмме (рис.42) можно не только определить zc и r, но при известной аппликате ЦТ, найти поперечную метацентрическую высоту судна.
На рис.42 представлена последовательность расчета поперечной метацентрической высоты судна при приеме груза. Зная массу принятого груза m и аппликату его центра тяжести z, можно определить новую аппликату ЦТ судна zg1 по формуле:
zg1 = zg + ( z– zg),
где zg – аппликата ЦТ судна до приема груза.
5.7.2. Посадка судна с дифферентом. При плавании судна с дифферентом в воду входят более полные участки корпуса, что приводит к увеличению площади ватерлинии (остойчивости формы) и соответственно поперечной метацентрической высоты. У промысловых судов кормовые обводы полнее носовых, поэтому следует ожидать при дифференте на корму увеличение, а при дифференте на нос уменьшение поперечной остойчивости судна.
Рис.42. Метацентрическая Рис.43. Диаграмма Фирсова – Гундобина
диаграмма
Для вычисления поперечной метацентрической высоты судна с учетом дифферента используют диаграммы Фирсова – Гундобина, начальной остойчивости КТИРПиХ и интерполяционные кривые.
Диаграмма Фирсова – Гундобина (рис.43), отличается от диаграммы Фирсова тем, что содержит кривые zm и zc, значения которых определяются по известным осадкам судна носом и кормой.
Диаграмма начальной остойчивости КТИРПиХ (рис.44) позволяет определить аппликату метацентра судна zm по известной массе Δ и абсциссе его центра тяжести xg.
По диаграмме интерполяционных кривых (рис.45) можно при известных осадках судна носом и кормой найти поперечный метацентрический радиус r и аппликату центра величины судна zc.
Диаграммы, показанные на рис. 43 – 45, позволяют найти zm при любой посадке судна, в том числе и на ровный киль. Следовательно, они дают возможность проанализировать влияние дифферента на начальную поперечную остойчивость судна.
Рис.44. Диаграмма начальной Рис.45.Диаграмма для определенияzc иr
остойчивости траулера типа “Карелия“