Проверка параметров диаграммы статической остойчивости

3.2. Проверка параметров диаграммы статической остойчивости

на соответствие нормам остойчивости Регистра судоходства

России.

По диаграмме статической остойчивости (Рисунок 3.2) определяем максимальное плечо статической остойчивости l_max, соответствующий ему угол крена q_max и угол заката диаграммы q_зак и сравниваем их с требуемыми Регистром.

Регистр требует, чтобы l_maxбыло не менее 0,20 м для судов, длина которых не менее 105 м при угле крена q_max ³30⁰. Угол заката диаграммы должен быть не менее 60⁰.

Из Рисунка 3.2 видно, что l_max=0,78 м, q_max=40⁰, q_зак=75⁰, значит параметры диаграммы статической остойчивости соответствуют нормам остойчивости Регистра судоходства России.

По диаграмме статической остойчивости (Рисунок 3.2) определяем графическим способом начальную метацентрическую высоту (проводим касательную к графику и восстанавливаем перпендикуляр из точки q =1 рад), которую сравниваем со значением, рассчитанным во 2 части.

 

L_Q(q=1 рад=57,3°)=1,4= h=1,4 м.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОСАДКИ И ОСТОЙЧИВОСТИ СУДНА В ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ УСЛОВИЯХ.

4.1 Определение посадки и выполнение контроля остойчивости

судна после приёма в промежуточном порту палубного груза.

Груз размещается на люковых крышках. Высота штабеля равна 2,8 м, ширина равна ширине крышки люка.

Принимаем палубный груз. Так как на судно грузится груз с малым удельным погрузочным объемом (m=0,8 м³/т) и грузоподъемность использована полностью, то условно считаем, что с судна выгружено в промежуточном порту 100 т груза таким образом, что его центр тяжести не изменился, и принят палубный груз в количестве 100 т.

В нашем случае масса палубного груза: m_гр = 100 т

Аппликата центра тяжести принимаемого на палубу груза вычисляется по формуле:

Z_гр = H+h_kом+1,4 (4.1)

где Н - высота борта судна, H=6 м (см. Часть 1);

h_kом - высота комингса люка, определяем по схематическому чертежу судна (Рисунок 1.1) с учетом масштаба по высоте h_k=1,3 м , тогда

Z_гр=6+1,3+1,4=8,7 м

Абсциссу центра тяжести палубного груза x_гр определим из условия, что абсцисса центра тяжести судна не изменилась. Для этого вычтем в формуле (2.7) в числителе момент 100*X_i, а в знаменателе m_гр=100 т, т.е. разгрузим судно (где X_i – это абсцисса центра тяжести 2-го трюма - см. таблицу 1.1).

(4.2)

м

X_гр=13,5 м

Длину груза определим, учитывая допустимое давление на крышки люков (таблица 2.1). Площадь груза определяется по формулам:

 (4.3)

(4.4)

где S_гр, l_гр, b_гр – соответственно площадь, длина и ширина палубного груза, м;

q_доп – допустимое давление на крышки люков (таблица 2.1).

Получаем:

Так как принимаемый палубный груз малый используем формулу для приёма и снятия малого груза:

 

(4.5 –4.6)

где q - число тонн, изменяющих осадку на 1 см,

q=13,77 т/см (определяется по Приложению Г[1]);

М =5024,88 т, h=1,40 м (см. Часть 2)

d=4 м (см.Часть 1)

dd= 100/13,77=7,26 см = 0,0726 м, тогда

dh=100/(4924,88+100)*(4+0,0726/2-8,7-1,4)= -0,12 м,

тогда метацентрическая высота судна с палубным грузом будет вычисляться по формуле:

h₁ = h + dh (4.7)

где h - метацентрическая высота (см. Часть 2)

h₁=1,40+(-0,12)=1,28 м

Изменения осадок носом и кормой при приёме груза находят по формулам:

dd_н=t_н*m_гр/10

(4.8)

dd_к=t_k* m_гр/10

Значения t_н и t_k определяются с помощью таблицы изменений осадки от приёма 10 т груза (Рисунок 4.1).

Из таблицы Рисунка 4.1 для осадки d = 4 м получаем значения

 t_н и t_k: t_н = 1,2 см и t_k = 0,29 см, тогда

dd_н = 1,2*100/10=12 см

dd_к = 0,29*100/10 =2,9 см

4.2. Определение угла крена судна от неудачно размещённого груза массой m_гр=100т с координатой у=-0,50 м.

Если груз размещён неравномерно по ширине, то судно получит статический крен, который определяется формулой:

(4.9)

где m = 100 т - масса неудачно размещённого груза;

у = - 0,50 м - координата неудачно размещённого груза;

h = 1,40 м - метацентрическая высота (см. Часть 2)

М = 5024,88 т - водоизмещение судна,

Рисунок 4.1 – Изменение осадки от принятия/снятия 10 тонн груза

град

Получаем: Q = -0,41⁰.

Угол крена в формуле (4.9) получился отрицательным, это значит, что судно имеет крен на левый борт.

4.3. Определение статических и динамических углов крена от шквала, создающего кренящий момент М^кр_дин= 500 тм, при бортовой качке с амплитудой Q_т= ±15°

Углы крена определяется с помощью диаграмм статической и динамической остойчивости (Рисунки 4.2 - 4.7)

Плечо кренящего момента находят по формуле:

(4.10)

Q, град

lQ, м

Рисунок 4.2 - Диаграмма статической остойчивости при отсутствии крена

lд, м

Q, град

Qд

Рисунок 4.3 - Диаграмма динамической остойчивости при отсутствии крена

Рис.3

Рисунок 4.4 - Диаграмма статической остойчивости при крене на наветренный борт

Qд

Q, град

lд, м

Q

Qд

Рисунок 4.5 - Диаграмма динамической остойчивости при крене на наветренный борт.

Рисунок 4.6 - Диаграмма статической остойчивости при крене на подветренный борт.

Qд

Q, град

lд, м

Рисунок 4.7 - Диаграмма динамической остойчивости при крене на подветренный борт.

На диаграмме статической остойчивости динамический угол крена определяют из условия равенства работы восстанавливающего и кренящего моментов. Работа восстанавливающего момента равна площади, ограниченной графиком диаграммы статической остойчивости, осью абсцисс и перпендикуляром к ней, восстановленном из точки Q_д. Работа кренящего момента равна площади, ограниченной графиком кренящего момента до угла крена Q_д осью абсцисс. Положение перпендикуляра при Q_д подбирается таким образом, чтобы площади под диаграммой статической остойчивости и графиком кренящего момента были равны.

По диаграмме динамической остойчивости задача решается следующим образом. На оси абсцисс диаграммы откладывается угол, равный 1 радиану (57,3°), и из полученной точки восстанавливается перпендикуляр. На перпендикуляре откладывается плечо кренящего момента 1^дин_кр, конец этого отрезка соединяется с началом координат. Абсцисса точки пересечения этой прямой с диаграммой динамической остойчивости соответствует углу динамического крена судна от шквала.

Снимая на диаграммах статической и динамической остойчивости значения статического и динамического углов крена, получаем:

При наличии у судна крена на тихой воде по диаграмме статической остойчивости (Рисунок 4.2) Q_ст=3,5⁰, Q_д = 7⁰ и по диаграмме динамической остойчивости (Рисунок 4.3) Q_д = 7⁰.

При крене судна на наветренный борт по диаграмме статической остойчивости (Рисунок 4.4) Q_ст=4⁰, Q_д = 23⁰ и по диаграмме динамической остойчивости (Рисунок 4.5) Q_д = 23⁰.

При крене судна на подветренный борт по диаграмме статической остойчивости (Рисунок 4.6) Q_ст=3,7⁰, Q_д= -9,4⁰ и по диаграмме динамической остойчивости (Рисунок 4.7) Q_д = -9,4⁰.

Таким образом, можем сделать вывод, что во время шквального ветра динамические углы будут больше в том случае, когда на волнении судно накреняется на наветренный борт. Эта ситуация принимается за расчётную при нормировании их остойчивости.