ТЕМА 5  ГЕОМЕТРИЯ КОРПУСА И ПРИБЛИЖЕННЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ

 

Теоретический чертеж. Главные размерения и безразмерные характеристики формы корпуса судна. Посадка судна: 4 случая посадки. Элементы погруженного объема корпуса судна при по­садке без крена и дифферента. Приближенные вычисления геометрических характеристик корпуса судна (правило трапеций).

Методические указания

Целью изучения темы является ознакомление обучающихся с методами изображения судовой поверхности. Необходимо по­ручить четкое представление о плоскостях проекций и способе изображения сечений поверхности корпуса судна. Большое зна­чение для дальнейшего изучения курса имеют главные разме­рения судна; в частности необходимо четко представлять разницу между длиной судна по ватерлинии и длиной между перпендикулярами. Кроме того, здесь важно уяснить физический смысл коэффициентов полноты, так как с этими понятиями обучающийся будет сталкиваться при изучении всего курса.

На теоретическом чертеже изображены проекции на главные взаимно перпендикулярные плоскости линии пересечения теоретической поверхности корпуса с плоскостями, параллельными главным плоскостям. В качестве главных плоскостей принимают:

- диаметральную плоскость (ДП) - вертикальную продольную плоскость, делящую корпус судна на две симметричные части - правую (правый борт) и левую (левый борт);

- плоскость мидель-шпангоута ( ) - вертикальную поперечную плоскость, проходящую по середине длины судна и делящую корпус на носовую и кормовую части;

- основную плоскость (ОП) - горизонтальную плоскость, проходящую через нижнюю точку теоретической поверхности корпуса судна в плоскости мидель-шпангоута. Различают две группы главных размерений корпуса судна (рис.3.3) в зависимости от того, связаны они или не связаны с положением ватерлинии:

1) размеры, не связанные с положением судна относительно поверхности воды (чисто конструктивные размеры);

2) размеры, связанные с этим положением и характеризующие деление корпуса судна на надводную и подводную части.

Обводы корпуса судна не воспроизводятся аналитическими зависимостями и заданы графически теоретическим чертежом. Поэтому приведенные интегралы, определяющие элементы погруженного объема судна, не удается вычислить непосредственно.

Для их вычисления используют правила приближенного интегрирования. Из них широкое применение получили три правила - правило трапеций, правило Симпсона и правило Чебышева. При выполнении ручных расчетов наибольшее практическое применение получило правило трапеций.

Посадкой называется положение судна относительно спокойной поверхности воды. Положение действующей ватерлинии относительно корпуса, а значит, и посадку судна в общем случае определяют три параметра:

- d − средняя осадка (осадка на миделе);

- Df − дифферент (разность осадок носом и кормой);

- Θ − угол крена (наклонение судна в вертикально-поперечной плоскости).

Необходимо различать габаритную осадку, которую показывают марки углубления и осадку судна (до основной плоскости).

Вопросы для самоконтроля

1. Дайте определения главных плоскостей судна. Как они связаны с координатными плоскостями судна?

2. Что такое батоксы, теоретические шпангоуты и теоретические ватерлинии?

3. Из каких видов состоит теоретический чертеж судна?

4. Где располагаются носовой и кормовой перпендикуляры и номера каких теоретических шпангоутов на них располагаются?

5. Чем отличается конструктивная ватерлиния от действующей ватерлинии?

6. Где используются элементы погруженного объема судна и теоретический чертеж?

7. Назовите основные главные размерения судна.

8. Назовите безразмерные коэффициенты полноты судна и дайте им определения.

9.  В чем отличие осадки судна от габаритной осадки?

10. При какой посадке судна можно применять элементы погруженного объема входящие в состав КЭТЧ, а также грузовую шкалу?

11. В каких случаях используют масштаб Бонжана. Как производятся расчеты водоизмещения и координат ЦВ.

Задачи для самоконтроля

1. Определить коэффициенты полноты кругового цилиндра, плавающего в воде в вертикальном положении.

2. Определить коэффициенты полноты кругового цилиндра, плавающего горизонтально без дифферента при осадке, равной половине диаметра.

3. Чему равны коэффициенты полноты судна, имеющего форму параллелепипеда?

4. Водоизмещение судна 39000 м, длина 188, 0 м, ширина 25, 8 м, осадка 10, 65 м. Вычислить коэффициент общей полноты корпуса.

Литература: [1] стр.27-49,

                               [9] стр. 35-42.

 

 

ТЕМА 6 ПЛАВУЧЕСТЬ СУДНА

 

Условия плавучести судна. Вычисление массы и координат центра масс судна. Вычисле­ние водоизмещения и координат центра величины по КЭТЧ. Определение водоизмещения и осадки судна в судовых условиях (грузовой размер, грузовая шкала, диаграмма Фирсова, масштаб Бонжана). Изменение осадки при приеме (расходовании) грузов и переходе в воду с иной плотностью. Нормирование и контроль плавучести морских судов.

 

Методические указания

Целью изучения темы является ознакомление с судовой до­кументацией для расчета плавучести судна и методами ее использования. Для лучшего усвоения материала следует повто­рить основные положения гидростатики, определение центра тяжести тел и правила приближенного вычисления интегралов.

Плавучестью называется способность судна плавать в состоянии равновесия в заданном положении относительно поверхности воды при заданной нагрузке.

Силы тяжести приводятся к одной равнодействующей - силе тяжести судна Р, которая направлена вертикально вниз и приложена в центре тяжести судна (ЦТ) - в точке G с координатами x_g, y_g, z_g.

Сила плавучести направлена вертикально вверх и приложена в центре величины судна (ЦВ) - в точке С с координатами x_с, y_с, z_с. Центр величины представляет собой геометрический центр подводного объема судна V, и его положение зависит от формы корпуса судна и его посадки.

При проведении расчетов мореходных качеств, важно знание понятия «малого» и «большого грузов». Эти понятия являются относительными, причем прием большого груза следует рассматривать не как прием крупного тяжеловеса, а как прием нескольких грузов общим весом более 10÷ 12% от водоизмещения.

Необходимо изучить требования предъявляемые к запасу плавучести Международной конвенцией о грузовой марке 1966г. и Регистром.

Безопасность плавания теснейшим образом связана с нор­мированием и контролем плавучести судов. Поэтому большое значение имеет понимание роли грузовых марок.

При изучении материала нужно хорошо усвоить, что кри­вые элементов теоретического чертежа строятся для судна, си­дящего на ровный киль. Если дифферент судна значителен (более 1÷ 1, 5°), то для определения характеристик плавучести судна следует пользоваться диаграммами осадок носом и кормой.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Назовите условия равновесия плавающего судна и где на практике их применяют?

2. Почему при посадке судна с большим дифферентом для определения характеристик плавучести судна нельзя пользо­ваться кривыми элементов теоретического чертежа?

3. Почему ордината центра величины судна, плавающего без крена, равна нулю?

4. Как влияет увеличение осадки судна на величину числа тонн на 1 см осадки?

5. Почему при приеме малого груза для определения осадки пользуются числом тонн на 1 см осадки, а не грузовым разме­ром или грузовой шкалой?

6. Чем объяснить, что летом осадка судна допускается боль­ше, чем зимой.

Задачи для самоконтроля

1. Площадь горизонтального сечения судовой цистерны равна 10м². Как изменится уровень воды в цистерне после того, как растает плавающая в ней льдина массой 3 т?

2. Определить допустимое значение дедвейта лесовоза при выходе из порта Находка в порт Сингапур. Дедвейт по летнюю марку 6080 т, по зимнюю 5750 т, отход назначен на 17 февраля.

3. Найти осадку сельдяной п/б после расходования 440 т. топлива и 215 т. пресной воды, если известны: начальная осадка d = 8, 22 м; L = 142 м; B = 20, 0 м; α =0, 813; δ = 0, 69; ρ = 1, 025 т/м3

Литература: [1] стр.50-68,

                               [9] стр. 43-55.

 

 

ТЕМА 7 ОСТОЙЧИВОСТЬ СУДНА

 

Основные понятия. Метацентрическая формула начальной остойчивости. Условия остойчивости судна. Теорема Эйлера. Определение метацентрических радиусов. Остойчивость формы и нагрузки. Влияние перемещения грузов на посадку и остойчивость судна. Изменение остойчивости при приеме и перемещении грузов (" малый", " большой" ). Влияние на остойчивость подве­шенного и жидкого груза.

Плечо статической остойчивости при больших углах крена. Диаграмма статической остой­чивости и ее свойства. Построение ДСО. Динамическая остойчивость, ДДО. Влияние посадки и условий плавания на остойчивость судна. Практические приложения теории плавучести и остойчивости: определение массы груза обеспечивающий заданный угол крена и дифферента, расчеты по обеспечению всплытия судна сидящего на мели. Нормирование и контроль остойчивости морских промысловых судов. Определение метацентрической высоты и положения центра тяжести судна опытным путем.

Методические указания

Целью изучения темы является получение обучающимися общих сведений об остойчивости судов и методике ее контроля в процессе эксплуатации судов. Помимо этого, курсанты должны научиться рассчитывать посадку судна при перемещении или приеме грузов на судно.

Знакомясь с темой, необходимо повторить определение ста­тических моментов и моментов инерции плоских фигур, дифференцирование функций, определение центра тяжести системы тел, когда одно из них перемещается в каком-либо направле­нии, и вращение тела вокруг оси.

Остойчивостью называется способность судна противодействовать силам, отклоняющим его от положения равновесия, и возвращаться в первоначальное положение равновесия после прекращения действия этих сил. Остойчивость судна меняется с увеличением угла наклонения и при некотором его значении полностью утрачивается. Принято различать остойчивость судна при малых углах наклонения (начальную остойчивость) и остойчивость на больших углах наклонения. В зависимости от направлений наклонения судна изучают поперечную остойчивость и продольную остойчивость.

Если наклонение судна происходит без значительных угловых ускорений (перекачивание жидких грузов, медленное поступление воды в отсек), то остойчивость называют статической.

В ряде случаев наклоняющие судно силы действуют внезапно, вызывая значительные угловые ускорения (шквал ветра, накат волны и т.п.). В таких случаях рассматривают динамическую остойчивость.

Курсанту большое внимание следует обратить на критерии остойчивости: метацентрические высоты и плечо статической остойчивости; твердо усвоить, что метацентрические формулы справедливы только для бесконечно малых углов на­клонения, когда кривую центров величины можно заменить дугой окружности.

Перед выводом формул для определения метацентрических радиусов следует изучить теорему Эйлера, которая объясняет, почему ось наклонения при дифференте не совпадает с ми­делем.

Остойчивость судов при больших наклонениях характеризу­ется диаграммами статической и динамической остойчивости. При изучении этого вопроса следует обратить внимание, что диаграмма статической остойчивости простым изменением мас­штаба превращается в кривую восстанавливающего момента, а диаграмма динамической остойчивости является интегральной кривой по отношению к диаграмме статической остойчивости.

Далее необходимо рассмотреть ряд практических задач, связанных с расчетом малых и больших наклонений судна, а также влияние на остойчивость дифферента, жидких и подве­шенных грузов и условий плавания. Следующий вопрос программы связан с нормированием и контролем остойчивости промысловых судов. При его изучении нужно ознакомиться с Правилами Регистра СССР, судовой документацией и приборами, которые используются для конт­роля остойчивости судов в процессе их эксплуатации.  

 

 

Вопросы для самоконтроля

1. Сформулируйте основное свойство кривой центров вели­чины.

2. Где при выводе формулы метацентрического радиуса ис­пользуется теорема Эйлера?

3. Какое допущение принимается при выводе формулы пле­ча статической остойчивости для бесконечно малых углов наклонения?

4. Когда следует учитывать влияние дифферента на попе­речную остойчивость судов?

5. Как от диаграммы статической остойчивости перейти к кривой восстанавливающего момента?

6. Бывают ли суда, у которых остойчивость при приеме Малого груза на днище падала бы?

7. Почему при приеме большого груза нельзя для расчета
посадки и остойчивости судна пользоваться формулами, вы­ веденными для приема малого груза?

8. Каково влияние на остойчивость судна при больших на­клонениях жидких грузов в узких и широких цистернах?

9. Какой шквал - с подветра или наветра - представляет большую опасность для судна?

10. Почему плавание судна на попутном волнении более опасно, чем на встречном?

11. Каким образом можно определить количество балласта, необходимого для обеспечения остойчивости судна?

 

Задачи для самоконтроля

1. Определить поперечную МВ плавкрана с размерами: длина – 40 м, ширина – 20 м, при осадке 1, 5, если возвышение ЦМ над ОП – 10м. Чему равна поперечная М.В. судна массой 125 000тонн, если у подобной ему модели массой 0, 125 т, она составляет 1, 9 см.

2. Вычислить значения метацентрических радиусов, продольной и поперечной метацентрических высот прямоугольного понтона длиной 25 м, шириной 4, 2 м при Zg = 2, 0 м и d = 1, 2 м.

3. Во сколько раз поперечная МВ броненосца «поповка», имевшего форму плоского кругового цилиндра диаметром 36, 6 м при осадке d = 3, 85 м. и Zg = 4, 7 м, больше поперечной МВ прямоугольного понтона с теми же значениями V, d и Zc и отношением L/В = 6. Для круга Ix = D4/ 64.

4. Как измениться поперечная МВ судна после перемещения во время ремонта главного двигателя массой 15 т. из машинного отделения, где аппликата его ЦМ 1, 5 м, и установки его на палубу, когда аппликата ЦМ двигателя z1 = 4, 4 м. Δ = 355 т.

5. На сколько уменьшится метацентрическая высота судна при обледенении, когда масса льда 10 т и возвышение его центра тяжести 12 м? Первоначальная осадка судна d = 4 м, число тонн на см осадки qсм = 10 т/см и h = 0, 6 м.

6. Определить значение кренящего момента от действия шквального ветра на судно давлением 1005 Па. Водоизмещение судна 2300 т, Аv = 1200 м2, z = 8 м, d = 4м.

 

Литература: [1] стр.69-99, 100-164,

                               [9] стр. 56-77, 78-92.

 

⇐ Предыдущая123Следующая ⇒

Поделиться: