Задачник по ТУС

Министерство образования и науки Украины НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ОДЕССКАЯ МОРСКАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра «Теория и устройство судна»

СБОРНИК ЗАДАЧ ПО ТЕОРИИ КОРАБЛЯ

СБОРНИК ЗАДАЧ ПО ТЕОРИИ КОРАБЛЯ

Одесса – 2016

Министерство образования и науки Украины НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ОДЕССКАЯ МОРСКАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра «Теория и устройство судна»

СБОРНИК ЗАДАЧ ПО ТЕОРИИ КОРАБЛЯ

СБОРНИК ЗАДАЧ ПО ТЕОРИИ КОРАБЛЯ

Утверждено кафедрой ТУС		в
качестве	сборника задач	по

дисциплине «Теория и устройство

судна»	направления 6.070104
«Морской	и речной	транспорт»

от 13 ноября 2016, протокол № 6.

Одесса – 2016

УДК 629.5(076)

ББК 39.42-011 Т 33

Составители: И.А. Бурмака, А.Я. Король, О.Н Мазур, С.В. Сауляк

Теория и устройство судна: сборник задач по выполнению

Т33 практических занятий / Сост., Бурмака И.А., к.т.н., доцент, Король А.Я., к.т.н., доцент, Мазур О.Н., асс., Сауляк С.В., асс. и др. - Одесса: ОНМА,

2016. - 277 с.

© Одесская национальная морская академия, 2016

	СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ..........................................................................................................		7
ГЛАВА 1 УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ........................................................		8
ГЛАВА 2 ГЕОМЕТРИЯ КОРПУСА И ОСНОВЫ ПЛАВУЧЕСТИ
СУДНА	.......................................................................................................................	11
2.1	Главные плоскости и сечения судна. Система координат ......................	11
2.2	Главные размерения судна .........................................................................	12
2.3	Теоретический чертеж ................................................................................	13
2.4	Характеристики формы судна ...................................................................	15
2.5	Силы, действующие на судно. Условие равновесия ...............................	16
2.6	Посадка судна и параметры ее определяющие ........................................	17
2.7	Грузовой размер. Определение водоизмещения по грузовому размеру19
2.8	Примеры решения задач.............................................................................	20
2.9	Условия задач ..............................................................................................	24
ГЛАВА 3 ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ РАСЧЕТЫ ПЛАВУЧЕСТИ И
ПОСАДКИ СУДНА ..................................................................................................		29
3.1	Грузовая шкала. Определение водоизмещения по грузовой шкале ......	29
3.2	Поправки к водоизмещению, определяемому по грузовой шкале ........	30
3.3	Изменение средней осадки при приеме и снятии груза. Условие
параллельного погружения ......................................................................................		31
3.4	Изменение осадки судна при переходе в воду другой плотности .........	34
3.5	Массовые и объемные характеристики судна..........................................	35
3.6	Составление грузового плана (расчет нагрузки судна)...........................	36
3.7	Диаграммы для расчета посадки судна.....................................................	43
3.8	Примеры решения задач.............................................................................	45
3.9	Условия задач ..............................................................................................	47
ГЛАВА 4 НАЧАЛЬНАЯ ОСТОЙЧИВОСТЬ СУДНА ..................................		51
4.1	Условие остойчивости судна .....................................................................	51
4.2	Метацентрические формулы остойчивости .............................................	52
4.3	Информация об остойчивости для капитана ............................................	54
4.4	Вертикальное перемещение .......................................................................	56
4.5	Поперечное перемещение ..........................................................................	57
4.6	Продольное перемещение ..........................................................................	58
4.7	Подвешенный груз ......................................................................................	59
4.8	Жидкий груз.................................................................................................	61
4.9	Примеры решения задач.............................................................................	66
4.10 Условия задач ............................................................................................		68
ГЛАВА 5 ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ РАСЧЕТЫ ОСТОЙЧИВОСТИ
СУДНА	.......................................................................................................................	74
5.1	Диаграмма статической остойчивости, ее свойства ................................	74
5.2	Плечи остойчивости формы и веса. Пантокарены, их виды ..................	75
5.3	Универсальные диаграммы статической остойчивости .........................	78
		3

5.4	Решение задач о статическом накренении судна по диаграмме
статической остойчивости........................................................................................		80
5.5	Понятие о динамической остойчивости судна.........................................	82
5.6	Диаграмма динамической остойчивости, ее свойства. Расчет плеч
динамической остойчивости. ...................................................................................		83
5.7	Решение задач о динамическом накренении судна по диаграммам
статической и динамической остойчивости ...........................................................		85
5.8	Критерий погоды. Нормируемые параметры остойчивости ..................	88
5.9	Контроль параметров остойчивости судна по диаграмме допускаемых
статических моментов...............................................................................................		93
5.10 Примеры решения задач ...........................................................................		95
5.11 Условия задач ............................................................................................		97
ГЛАВА 6 НЕПОТОПЛЯЕМОСТЬ СУДНА .................................................		102
6.1	Понятие о непотопляемости судна..........................................................	102
6.2	Категория затапливаемых отсеков ..........................................................	102
6.3	Коэффициент проницаемости..................................................................	103
6.4	Методы расчета аварийной посадки судна ............................................	107
6.5	Расчет посадки и остойчивости поврежденного судна .........................	108
6.6	Требования к элементам аварийной посадки и остойчивости
поврежденного судна ..............................................................................................		110
6.7	Информация об аварийной посадке и остойчивости поврежденного
судна и схема по борьбе за его живучесть............................................................		112
6.8	Спрямление судна .....................................................................................	115
6.9	Примеры решения задач...........................................................................	121
6.10 Условия задач ..........................................................................................		124
ГЛАВА 7 ПРОЧНОСТЬ КОРПУСА СУДНА ..............................................		129
7.1	Понятие общей прочности. Силы и моменты, действующие на корпус
судна .........................................................................................................................		129
7.2	Дополнительные силы и моменты, действующие на корпус судна ....	131
7.3	Нормирование общей прочности Правилами Регистра судоходства ..	133
7.4	Контроль общей прочности при отсутствии необходимых данных....	136
7.5	Контроль общей прочности в судовых условиях ..................................	138
7.6	Понятие и контроль местной прочности судна......................................	141
7.7	Примеры решения задач...........................................................................	142
7.8	Условия задач ............................................................................................	145
ГЛАВА 8 ХОДКОСТЬ СУДНА.....................................................................		150
8.1	Понятие ходкости и буксировочного сопротивления ...........................	150
8.2	Понятие полного сопротивления, буксировочной мощности и
пропульсивного коэффициента..............................................................................		150
8.3	Расчет полного сопротивления ................................................................	152
8.4	Приближенный способ адмиралтейских коэффициентов для оценки
буксировочной мощности ......................................................................................		157
8.5	Приближенный способ расчета буксировочной мощности по методу
Будницкого Ю. А.....................................................................................................		157
4

8.6	Примеры решения задач...........................................................................		161
8.7	Условия задач ............................................................................................		165
ГЛАВА 9 СУДОВЫЕ ДВИЖИТЕЛИ ...........................................................			170
9.1	Принцип действия и типы движителей...................................................		170
9.2	Элементы геометрии гребного винта......................................................		171
9.3	Кинематические характеристики гребного винта .................................		173
9.4	Динамические характеристики гребного винта и характерные режимы
его работы ................................................................................................................			174
9.5	Диаграммы для расчета гребного винта .................................................		176
9.6	Взаимодействие гребного винта и корпуса судна .................................		178
9.7	Кавитация гребных винтов.......................................................................		181
9.8	Основные задачи расчета гребных винтов ............................................		185
9.9	Совместная работа гребного винта, двигателя и корпуса судна..........		187
9.10		Примеры решения задач .........................................................................	190
9.11		Условия задач ..........................................................................................	192
ГЛАВА 10 КАЧКА СУДНА...........................................................................			197
10.1		Основные понятия...................................................................................	197
10.2		Качка судна на тихой воде .....................................................................	198
10.3		Качка судна на волнении........................................................................	202
10.4		Качка судна, обладающего ходом на волнении ...................................	206
10.5		Примеры решения задач .........................................................................	209
10.6		Условия задач ..........................................................................................	212
ГЛАВА 11 ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ РАСЧЕТЫ
ПО ПОСАДКЕ, ОСТОЙЧИВОСТИ, ХОДКОСТИ, УПРАВЛЯЕМОСТИ И
КАЧКЕ СУДНА.......................................................................................................			216
11.1		Посадка судна на камень ........................................................................	216
11.2		Подъем оконечностей судна ..................................................................	217
11.3		Расчет дополнительного сопротивления при эксплуатации судна....	219
11.4		Критическая скорость и просадка судна при движении на
ограниченной глубине ............................................................................................			220
11.5		Понятие об управляемости судна..........................................................	222
11.6		Штормовые диаграммы ..........................................................................	225
11.7		Примеры решения задач .........................................................................	229
11.8		Условия задач ..........................................................................................	231
ГЛАВА 12 ОТВЕТЫ НА ЗАДАЧИ ...............................................................			237
12.1		Ответы на задачи главы 2.......................................................................	237
12.2		Ответы на задачи главы 3.......................................................................	237
12.3		Ответы на задачи главы 4.......................................................................	238
12.4		Ответы на задачи главы 5.......................................................................	238
12.5		Ответы на задачи главы 6.......................................................................	239
12.6		Ответы на задачи главы 7.......................................................................	239
12.7		Ответы на задачи главы 8.......................................................................	240
12.8		Ответы на задачи главы 9.......................................................................	240
12.9		Ответы на задачи главы 10.....................................................................	241
			5

12.10 Ответы на задачи главы 11...................................................................	241
ПРИЛОЖЕНИЕ А. ..........................................................................................	242
ПРИЛОЖЕНИЕ Б............................................................................................	244
ПРИЛОЖЕНИЕ В. ..........................................................................................	249
ПРИЛОЖЕНИЕ Г................................................................................................	2
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. ..........................................................................................	258
ПРИЛОЖЕНИЕ Е............................................................................................	261
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. .........................................................................................	263
ПРИЛОЖЕНИЕ З. ...........................................................................................	269
ПРИЛОЖЕНИЕ И. ..........................................................................................	272
ПРИЛОЖЕНИЕ К. ..........................................................................................	273
ЛИТЕРАТУРА .................................................................................................	275

6

ВВЕДЕНИЕ

Теория корабля – одна из древнейших наук. Первый основной закон, положивший начало изучению мореходных качеств судна, был открыт Архимедом. Это закон плавучести - закон о действии силы давления воды на погруженное в нее тело.

Огомный вклад в развитие этой науки внесли С. О. Макаров, А. Н. Крылов, Н. Е. Жуковский, В. Г. Сизов и многие другие.

Знания в области теории корабля позволяют предвидеть и грамотно оценить поведение судна при его эксплуатации и избежать аварии в сложных условиях плавания.

Выдающийся академик А. Н. Крылов говорил: "Часто истинная причина аварии лежала не в действии неотвратимых и непреодолимых сил природы, не в "неизбежных случайностях на море", а в непонимании основных свойств и качеств корабля, несоблюдении правил службы и самых простых мер предосторожности, непонимании опасности, которую корабль ставится, в небрежности, неосторожности, отсутствии предусмотрительности".

Поэтому перед работниками морской отрасли стоят ответственные задачи по обеспечению грузовых и пассажирских потоков. Эти задачи могут быть решены только благодаря качественному улучшению флота, т.е. заменой старых судов новыми судами современной постройки, специализированными судами и т.д.

А для эксплуатации современных судов морского флота необходимы высококвалифицированные кадры моряков.

7

ГЛАВА 1 УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

При изложении материала в задачнике авторы иногда использовали условные обозначения величин, принятые в литературе по теории корабля и в смежных науках, которые отличаются от обозначений, принятых и используемых организациями ИМО и Регистр.

Во избежание неясностей в (табл.1.1) приведены условные обозначения основных величин, принятых в настоящей книге и в изданиях ИМО и Правилах Регистра сдоходства.

Таблица 1.1 – Условные обозначения основных величин

	№	Величина		Условные обозначения
	п/п		Регистр		ИМО	Существующие
						величины
	1	Длина судна				пп
	2	Ширина судна
	3	Высота борта
	4	Осадка
	5	Средняя осадка	ср		-	ср
	6	Осадка носом	н		-	н
	7	Осадка кормой	к		-	к
	8	Осадка на миделе	м		-	м
	9	Дифферент			-
	10	Надводный борт
	11	Водоизмещение объемное
	12	Водоизмещение весовое	∆		∆
	13	Водоизмещение в полном грузу	∆		-
	14	Водоизмещение судна	∆0		-	пор
		порожнем				пор
	15	Коэффициент общей полноты
		судна
	16	Коэффициент полноты мидель-			-
		шпангоута
	17	Коэффициент продольной			-
		полноты
	18	Коэффициент полноты			-
		ватерлинии
	19	Коэффициент вертикальной	-		-
		полноты
	20	Центр тяжести судна:
	20.1	абсцисса	g		g ( )	g
	20.2	ордината	g		g ( )	g
	8

Продолжлжение таблицы 1.1

	№	Величина	Условные обозначения
	п/п		Регистр	ИМО	Существующие
					величины
	20.3	аппликата	g		g
	21	Центр плавучести судна:
	21.1	абсцисса
	21.2	аппликата
	21.3	Абсцисса центра площади		( )
		ватерлинии
	22	Возвышение метацентра над	-	-	-
		основной линией:
	22.1	поперечного
	22.2	продольного
	23	Метацентрическая высота:
	23.1	поперечная
	23.2	продольная	H
	24	Исправленная начальная			исп
		метацентрическая высота
		Начальная метацентрическая
	25	высота без поправки на	0	0
		свободные поверхности
	26	Плечо статической			ст
		остойчивости
	27	Плечо остойчивости формы		( )	ф
	28	Плечо формы относительно		-	ф
		произвольного полюса
	29	Удельный вес	-	-
	30	Плотность
	31	Площадь парусности
					п
	32	Площадь килей	к	-	к
	33	Расчетное ускорение (в долях g)	расч	-
	34	Коэффициент общей полноты
		цистерны			ц
		Габаритные (по основным	ст		ц
					ц
	35	плоскостям) длина, ширина,	т	-
			т		ц
		высота и объем цистерны
			т
					ц
	36	Ускорение свободного падения	g	g	g
	37	Критерий погоды
	38	Критерий ускорения		-
	39	Угол дифферента		-

9