Навигация
Определение кренового запаса глубины
28406
знаков
7
таблиц
0
изображений
3.3. Определение кренового запаса глубины
Из рис. 1.2 видно, что наличие крена судна увеличивает его осадку. Крен судна может быть статическим, вследствие несимметричной загрузки или динамическим, вследствие влияния ветра, волнения, крутых поворотов. Учет увеличения осадки производится, как отдельная составляющая, или совместно с волновым запасом глубины.
Определение кренового запаса глубины достаточно просто (см. рис. 1.2), однако в работах [38, 39 , 26 , 12, 43-45, 34, 46, 17, 1, 5, 50-52, 18, 19 и др.] можно найти для этого различные формулы и рекомендации. В учебниках [38, 52] креновой запас определяется формулой
2=*tg()/2 (2.11.)
где - суммарный угол крена, град.
В работах [26, 12, 43-45, 34, 17] креновой запас определяется формулой:
2=C*sin()/2 (2.12.)
Из Дополнения N 1 к Нормам [43] креновой запас глубины можно также представить формулой:
2=KKPC (2.13.)
где:
КKP - коэффициент принимается равным,
для танкеров - 0,017;
сухогрузов - 0,026;
лесовозов - 0,044.
В статье [5] креновой запас предлагается определять формулой аналогичной (2.12.)
2=C*sin(C+d)/2 (2.14.)
где C - угол крена от ветра, град.;
d - динамический угол крена, град.
Угол крена от ветра и динамический выбираются в зависимости от скорости ветра, скорости судна и типа судна из специальных таблиц, которые вместе со значением синуса с СКП 0,003 аппроксимируются методом наименьших квандратов [55] формулой (для контейнеровозов и других судов с высоким надводным бортом):
2 = Bc(0,00015W2 - 0,0002W + 0,00043V2 - 0,0001V2) ,(2.15.)
или
H2 = Bc(0,00014W2 + 0,00042V) , (2.16.)
где:
W - скорость расчетного ветра, м/с;
V - скорость судна, уз.
Недостаток формул (2.14.-2.16.) в том, что в них отсутствует статический угол крена.
В Рекомендациях для плавания Балтийскими проливами [19] приведена формула кренового запаса глубины, более точная по сравнению с выражениями (2.11)-(2.14.) и полностью отвечающая геометрическим построениям (см. рис. 1.2).
2=Bcsin/2 – Tmax(1-cos), (2.17.)
которая там же и в НШС-82 заменяется приближенной в предположении (6 < 10°)
H2 = 0,008Вс° , (2.18.)
В монографии [18] величина кренового запаса глубины определяется формулой
H2 = Bcsin/2 - H1 , (2.19.)
где:
- угол крена принимается;
для танкеров - 2° ;
сухогрузных судов дедвейтом более б тыс.т.- 4°;
для лесовозов менее 6 тыс.т.- 8° .
Результат вычисления по формуле (2.19.) устанавливается не менее половины навигационного запаса глубины.
Наиболее простыми для вычисления будут формулы (2.16.) и (2.18.), их точность можно считать практически допустимой.
3. Определение волнового запаса глубины
Волновой запас учитывает мгновенное увеличение осадки судна относительно уровня спокойной водной поверхности, судно как бы проседает в некоторых случаях на значительную величину. Так у не подвижного танкера дедвейтом 300 тыс. т на волнении высотой до 3,65 м и периодом 8 с. осадка увеличивается на 3,35 м. При высоте
волны 2 м и том же периоде осадка увеличивается на 1,2 м, а при 1.2-1,5 - 0,6 м [18].
Как известно, высота волн последовательно подходящих к судну неодинакова. Средняя высота волны принимается соответствующей 50% обеспеченности, например 1-1,2 м. При этом высота волны 3% обеспеченности, принятой в нормах портостроения [43,45], равна 1.8-2,2 м, т.е. установленный критерий означает, что половина волн в группе имеет высоту до 1-1,2 м, а 97% - более 1,8-2,2 м. Глаз моряка обычно фиксирует в группе высоту волны, соответствующую приблизительно 30% обеспеченности, равную в данном случае 1,5 м [18].
В Нормах технологического проектирования портов 1967 и [43, 44] регламентировали учет волнового запаса только в случае, когда в результате качки величина максимального погружения оконечностей судна выходила по расчету за пределы величины навигационного запаса, т.е. величина волнового запаса определяется разностью между амплитудой качки судна и навигационным запасом:
Н3 = 0,5hb - 1 (2.20.)
В работах [26, 12, 19] волновой запас определяется амплитудой качки, которую условно принимают равной около половины высоты волны, т.е.
3 = (0,5 - 0,6)hb (2.21.)
В результате теоретических и модельных исследований в опытных бассейнах [2, 5] были получены более подробные данные учета волнового запаса в функции от длины судна и высоты волны 3% обеспеченности и представленные в форме таблицы, которые в работе [34] были положены в основу для получения более простой формулы этих зависимостей.
Данные этих таблиц с СКП 0,1 м, аппроксимируются следующей зависимостью:
3=12hB2 / L +0.5 (2.22.)
При дальнейшем усовершенствовании методики расчета волнового запаса глубины в Дополнении NI к Нормам [43] были введены коэффициенты запаса в зависимости от курсового угла волнения в пределах от 1,0 до 1,7. В данном случае вычисления можно аппроксимировать формулой:
Нз = (1 + 0,0085q)(12 hB2/L + 0,5 ) , (2.23.)
где: q - курсовой угол волнения, град.
С использованием Норм [43] в НШС-82 приведены для упрощения расчетов значения волнового запаса умноженные на коэффициент 1,4, что дает для абсолютного большинства случаев завышенные значения на 0,1-0,2 м. В то же время при курсовых углах более 40° и максимальной высоте волн волновой запас по НШС-82 может оказаться заниженным до 0,3 м [2].
В Дополнениях к Нормам [44] дается методика учета волнового запаса в функции числа Фруда, т.е. в зависимости от скорости хода и длины судна, что косвенно характеризует относительную встречу судном волн, но без учета периода следования самих волн.
Данные этих таблиц могут быть аппроксимированы двумя равноточными выражениями с СКП 0,11, полученными в результате перебора конкурирующих зависимостей:
Н3 = 12 hB2/L + 0,28Fr (2.24.)
Н3 = 13.11*(hB2/L)*(1-0.63Fr) (2.25.)
В
явной зависимости
от скорости
хода и длины
судна, удобной
для
судоводителей,
эти формулы
с учетом выражения
(1.11)
примут
вид:
Н3 = 12*(hB2/L)+0.09Vc/L1/2 (2.26.)
Н3 = 13.11*(hB2/L)+0.2*Vc/L1/2 (2.27.)
В последующих модификациях Норм [43, 44], а также в Рекомендациях [45], статье [5] относительная величина волнового запаса глубины определяется с помощью графиков в зависимости от отношения высоты волн к длине судна, числа Фруда и курсового угла волн. Данные графики с СКП 0,035 относительной величины волнового запаса аппроксимированы формулой:
H3/hB=0.091(1+0.01q)(100hB/L)1/2(1.11-Fr) (2.28.)
которая с учетом (1.11) может быть преобразована к более удобному для использования судоводителями виду
Нз = 0,29(1 + 0,0lq)(hB3/L)1/2(3,48 –VC/L1/2) (2.29.)
где q - курсовой угол волнения, град.
В отечественных исследованиях, приведенных в библиографии к отчету при определении волнового запаса глубины, не учитывается период следования волн (длина), период качки судна, количество встреч судна с волной, хотя в исследованиях зарубежных авторов показано, что волны с периодом более 9 с. существенно влияют на качку крупнотоннажных судов. Это влияние будет значительным даже при умеренной высоте волн, когда период волн и качки будут близкими. С увеличением периода волн увеличивается просадка судна.
В работе [46] для определения волнового запаса глубины и его СКП рекомендуются одни и те же графики, называемые графиками чувствительности, с которых снимается изменение волнового запаса на один фут. Умножение этой величины на высоту волны или СКП высоты волны дает, соответственно, волновой запас и его СКП. Эти графики аппроксимируются формулами определения волнового запаса глубины и его СКП.
3=KDKB[0.19(2+cosq)(B/C)1/2+0.05]HhB/T (2.30.)
m3=KDKB[0.19(2+cosq)(B/C)1/2+0.05]Hmh/T (2.31.)
где Кр - коэффициент, учитывающий отклонение водоизмещения
судна от значения 200 тыс.т.
kb - коэффициент учитывающий количество встреч судна с волной;
q - курсовой угол волнения, град.;
B ,C - периоды волнения и качки судна, с;
mh - погрешность определения высоты волны, которую по рекомен- ациям статьи [2] можно принять 0,5-1,0 м.
Коэффициент, учитывающий отклонение водоизмещения судна от значения 200 тыс. т предлагается аппроксимировать формулой
KD=1+a(1+sinq)[(200-D)/]b (2.31.)
a = 0.0013; b = 2, при D < 200 тыс. т;
а =-0,0067; b = 1, при D > 200 тыс. т,
где: D - водоизмещение судна, тыс. т.
Коэффициент встречи судна с волнами рассчитывается по формуле распределения Рейлиха
KB=[-2 ln(1-0.99)1/N]1/2 (2.32.)
N=T/0 - количество встреч с волной на данном участке пути;
0 - период встреч судна с волнами, можно аппроксимировать
выражением:
0 = 1,03b - 0,34VC cosq (2.33.)
Коэффициент вероятности, обеспечивающий квадратическое сложение случайных составляющих с другими переменными аппроксимируется с СКП 0,04 выражением:
K1H=1-0.04(3-m)+a1(H3-m)2 (2.34)
где:
m - суммарная СКП составляющих выражения (2.4.), м;
а1 - коэффициент аппроксимации, зависит от числа встреч
судна с волнами:
при N 2000 a1= 0,058.
Общая оценка статистических данных по составляющим выражениям (2.4.) из работы [46] показывает, что навигационный запас глубины будет в пределах 0,20-1,50 м. В этих же пределах будет находиться величина навигационного запаса глубины, полученная по формуле (2.3.). Однако формула (2.3.) не учитывает навигационно-гидрометеорологические факторы, перечисленные выше, и в ряде случаев будет давать завышенные значения навигационного запаса глубины. В зарубежных исследованиях также подтверждается справедливость в пропорциональной зависимости выражения (2.30.) волнового запаса от высоты волны, относительной глубины.
Похожие работы
... равна 380 кН. Это и есть усилие, на которое следует подбирать буксирный трос. 4. Разработка буксирного устройства и кранцевой защиты для обеспечения буксировки аварийного судна транспортным судном 4.1 Буксирное устройство на ледоколах При проектировании буксирного устройства и кранцевой защиты для транспортного судна я основывался на принципиальной схеме буксирного устройства судов ...
... употребляемых для связи между ледоколом и проводимыми судами», которые ежегодно публикуются в выпуске № 1 извещений мореплавателям Гидрографического управления Министерства обороны. Успеху предстоящего плавания во льдах будет в значительной мере способствовать получение предварительной ледовой информации по району плавания, предварительная прокладка намеченного пути следования, изучение местных ...
... вблизи берега или ошвартованных у причалов. Поэтому при получении сообщения о землетрясении и возможном возникновении цунами судам следует немедленно уходит в море. 1.6 Океанографическая характеристика района плавания Колебания уровня и приливы Побережье: Колебания уровня обусловлены в основном приливно-отливными явлениями, сейшами, сгонами и нагонами. Приливная волна распространяется с юга ...
... контрольного сличения более чем на 2% от глубины, то промер, выполненный между данным контрольным сличением и предыдущим, должен быть переделан. На прибрежном промере контрольные сличения производят не менее одного раза в сутки на глубинах не более 30—40 м в характерных местах суточного продвига работ, а также при возникновении сомнений в правильности показаний эхолота. Глубины для сличения ...
0 комментариев