Диаграмма статической остойчивости

Диаграмма статической остойчивости

 

 

Типы диаграмм стат остойчивости

Обобщённая метацентрическая высота

Работа восстанавливающего момента

Диаграмма динамической остойчивости

 

Связь между диаграммами динамической и статической остойчивости

Определение статических углов крена с помощью диаграммы статической остойчивости

 

 

Определение динамических углов крена с помощью диаграммы статической остойчивости

 

Определение предельных динамических кренящих моментов и углов крена с помощью диаграммы статической остойчивости.

 

10-11.

 

 

12-13

14

15.

16.

Интерполяциооные кривые плеч остойчивости формы

Изменение остойчивости судна при приеме малого груза

Изменение остойчивости судна при расходовании малого груза

предположим, что на судно принят относительно малый груз, сила тяжести которого p не превышает (5-10)% силы тяжести судна D. В результате приема груза изменится средняя осадка и остойчивость, могут возникнуть крен и дифферент судна. Сначала примем груз таким образом, чтобы не возникло ни крена, ни дифферента. Эта часть будет сопровождаться изменением средней осадки и метацентрической высоты. Затем переносим в горизонтальной плоскости груз в место его фактического приема. При этом могут возникнуть крен и дифферент. Чтобы этого не случилось ЦТ груза нудно расположить на одной вертикали с ЦТ площади ватерлинии.

Коэффициент изменения остойчивости (поперечной)

- метацентрическая высота после приема груза

- метацентрическая высота

Для коэффициента продольной осадки

 

Переместим теперь груз в горизонтальной плоскости так, чтобы его ЦТ оказался в точке с координатами

Прием груза выше плоскости  (нейтральной) приведет к уменьшению коэффициента остойчивости, прием ниже – к его увеличению. Нейтральная плоскость для коэффициента остойчивости располагается выше, чем нейтральная плоскость для поперечной метацентрической высоты. Поэтому необходимо указывать об изменении какой из характеристик остойчивости идет речь: метацентрической высоты или коэф. Поперечной остойчивости, определяющего восстанавливающую способность судна при крене. Так коэффициент продольной остойчивости при приеме и расходовании малого груза фактически не изменяется.

 

Изменение остойчивости судна при приеме большого груза

Изменение остойчивости судна при расходовании большого груза

Груз масса которого превышает (5-10)% массы суднасчитается большим

Расчет изменения посадки и остойчивости при приеме и расходовании такого груза в первом приближении проводится с помощью метацентрической диаграммы и метацентрических формул остойчивости.

Сначала примем груз таким образом, чтобы не возникло ни крена, ни дифферента. Эта часть будет сопровождаться изменением средней осадки и метацентрической высоты. Груз принят таким образом, что не возникает ни крена, ни дифферента( ЦТ груза нужно расположить на одной вертикали с ЦВ вошедшего в воду объема).Координаты этого ЦВ  абсциссы ЦТ площадей ватерлинии прямого положения судна до приема груза (осадка Т) и после его приема осадка . Они определяются по кривым элементам теоретического чертежа. Изменение средней осадки и характер начальной остойчивости находится с помощью метацентрической диаграммы.

В случае расходования груза уменьшится средняя осадка.

при переносе груза в горизонтальной плоскости в заданную точку .продольное перемещение груза будет равно , а поперечное . Если считать углы крена и дифферента конечными восстанавливающие моменты рассчитываются по формулам остойчивости ( где вместо углов крена и дифферента входят их синусы)

 

Нормирование остойчивости

Цель нормирования остойчивости судов - обеспечение необходимой и достаточной остойчивости для безопасного плавания судов в эксплуатационных условиях.
Остойчивость судна промеряют по основному и дополнительным критериям. По основному критерию остойчивости безопасность плавания проверяют в штормовую погоду. Судно должно, не опрокидываясь, противостоять одновременному действию динамически приложенного давления ветра и бортовой качки при наихудшем в смысле остойчивости варианте нагрузки. Остойчивость судов считается достаточной, если динамически приложенный кренящий момент давления ветра М_КР равен опрокидывающему моменту М_опр или меньше него, т.е. безопасность судна гарантирована при М_КР≤ М_опр.
Отношение М_КР / М_опрназывается критерием погоды К и должен быть равен

K = М_КР / М_опр≤ 1

Кренящий момент от давления ветра вычисляется но формуле:

М_КР = 0, 001 × Р_В S_n Z_n

где Р_B - условное расчетное давление ветра, Па;
S_n - площадь парусности, м²;
Z_n - отстояние центра парусности от плоскости действующей ватерлинии, м.
Давление ветра Р_В определяется по таблицам " Правил классификации и постройки морских судов" Регистра в зависимости от района плавания и значения Z_n.
Опрокидывающий момент М_опр определяется по диаграмме динамической или статической остойчивости, рассчитанной с учетом влияния свободной поверхности жидких грузов.
Остойчивость проверяется при всех вариантах нагрузки. Для судов тех типов, по которым отсутствуют специальные указания, в число вариантов нагрузки, подлежащих проверке, входят следующие: судно с полным грузом и полными запасами; судно с полным грузом и 10% запасов; судно без груза с полными запасами; судно без груза с 10% запасов.
Критерий погоды К считается основным, так как он в какой-то степени связывает значение остойчивости с оценкой действующих на судно внешних сил.
Помимо критерия погоды К Правила Регистра регламентируют параметры диаграммы статической остойчивости. Согласно требованиям Правил, максимальное плечо диаграммы статической остойчивости морских судов всех типов должно быть не менее 0.25 м (при длине судна менее 80 м) и не менее 0, 2 м (при длине судна более 105 м) при угле крена более 30 град.
Предел положительной статической остойчивости, характеризуемый углом заката диаграммы, должен быть не менее 60 град. У судов с отношением В/T более 2, 0 возможно некоторое уменьшение угла заката, соответствующего максимальному плечу диаграммы.
В качестве дополнительного условия достаточной остойчивости угол максимума диаграммы должен быть более 30 град.
Также правила требуют, чтобы исправленная (с учетом влияния свободной поверхности жидких грузов) метацентрическая высота у всех судов при всех возможных вариантах нагрузки была положительной.
Помимо рассмотренных общих критериев остойчивости Правила предусматривают ряд дополнительных критериев, обусловленных типом судна. Так, остойчивость пассажирских судов определяют для случая скопления пассажиров на одном борту и при повороте судна под действием руля (крен на циркуляции). Остойчивость буксиров проверяют при поперечном рывке буксирного троса. Таким образом, коротко требования Регистра к остойчивости морского неповрежденного судна можно выразить так:

1. K = M_КР / M_опр ≤ 1;

2. l_ст ≥ 0, 25 м (при L ≤ 80 м);
l_ст ≥ 0, 2 м (при L ≥ 105 м);

3. h > 0;

4. θ _max ≥ 30°;

5.θ _зах ≥ 60°.

27. Состав информации об остойчивости для капитана

Информация должна базироваться на на едины принципах и содержать следующие 4 части

1.Общую характеристику остойчивости судна и рекомендации по её поддержанию. (указывается район плавания, норматив, определяющий допустимую по требованиям Правил остойчивости судна и соответствующие ему опасные ситуации.

2. Сведения об остойчивости по типовым случаям нагрузки. В эти сведения, помимо обязательных расчетных вариантов, предусмотренных Правилами, рекомендуется включать ряд не предусмотренных Правилами, но характерных для эксплуатации данного судна случаев нагрузки

3. Материалы для самостоятельной расчетной оценки остойчивости судна и сопоставления её с допускаемой Правилами. Для этого в информации рекомендуется привести диаграмму максимальных предельно допускаемых статических моментов нагрузки масс судна в зависимости от водоизмещения, дедвейта или осадки. По оценке остойчивости вместо диаграммы предельно допускаемых моментов статических можно использовать диаграмму предельно допускаемых ЦТ

4. Материалы для уточнения определения показателей остойчивости и посадки судна. Они включают:

–универсальную диаграмму остойчивости

–сводную диаграмму нормальны показателей остойчивости

–диаграмму осадок носом и кормой, построенную в координатах водоизмещения

–кривую, таблицу или шкалу для определения остойчивости судна по периоду качки с указаниями по измерению периода качки

– схему расположения открытых отверстий и график углов заливания в зависимости от водоизмещения, дедвейта или осадки судна.

Эквивалентный отсек

Суть способа состоит в том, что затапливаемая группа отсеков заменяется таким одиночным отсеком, при затоплении которого посадка и остойчивость судна оказывается такой же, как и при затоплении группы отсеков. Этот фиктивный отсек называется эквивалентным отсеком. В способе используется известный принцип суммирования сил (объемов), площадей, статических моментов и моментов инерции. Этот способ может быть распространен на отсеки различных категорий.

Согласно данному способу элементы отсека определяют следующим образом. Сила тяжести влившейся воды и координаты ее ЦТ равны:

Потерянную площадь ватерлинии и координаты ее ЦТ находят как:

Площадь поврежденной ватерлинии равна:

Собственные моменты инерции потерянной площади ватерлинии равны:

Недостаток способа состоит в том, что в случае необходимости изменения состава затопляемой группы отсеков весь расчет непотопляемости необходимо повторять заново, начиная с вычисления элементов эквивалентного отсека.

Периоды продольного спуска

При продольном спуске судно совершает сложное движение, характер которого изменяется в процессе его перемещения относительно стапеля. При этом одни силы, действующие на судно, появляются, другие исчезают.

Математическое описание происходящих процессов облегчается делением движения судна во время продольного спуска на 4 отдельных периода.

Первый, период длится от момента начала движения до входа в воду части судна или спускового устройства. В первом периоде судно совершает движение параллельно зеркалу спусковых дорожек и на него действуют сила тяжести и реакция фундамента стапеля. Первый период при спуске может отсутствовать, если стапель оборудован батопортом и часть судна при строительстве располагается ниже уровня свободной поверхности. При отводе батопорта в этом случае часть судна или спускового устройства скажется под водой. С началом движения сразу возникает давление воды.

Второй период. Это промежуток времени от момента появления давления воды на спускаемое судно до момента всплытия. Во втором периоде судно также движется параллельно зеркалу спусковых дорожек и на него действуют сила тяжести, реакция фундамента и давление воды. Во втором периоде возможно опрокидывание, удар переднего конце полоза о грунт, заливание кормовой палубы. В конце периода на заднем конце полоза появляется сосредоточенная сила — баксовое давление. Скорость спуска достигает максимального значения.

Третий период. Он продолжается от конца второго периода до момента отделения судна от спусковых дорожек. Судно скользит задними концами полозьев по спусковым дорожкам и одновременно вращается относительно этих концов. На судно действуют сила тяжести, реакция фундамента, сила давления воды и при необходимости тормозящая сила. В третьем периоде продолжает действовать на заднем конце полоза баксовое давление, а также появляется возможность опрокидывания на бок вследствие потери поперечной остойчивости. В этом периоде спуска к судну могут быть приложены силы торможения.

Четвертый период. Он длится от конца третьего периода до полной остановки судна. В этом периоде на судно действуют сила тяжести, давление воды и тормозящие силы, несимметричность действия которых приводит к повороту относительно стапеля. Другими причинами поворота могут быть течение на акватории стапеля, ветер и несимметричность обтекания корпуса судна. Свободное плавание судна может сопровождаться килевыми и вертикальными колебаниями и ударом о стапель. При недостаточной поперечной остойчивости судна в спущенном состоянии появляются поперечные наклонения его вплоть до опрокидывания.

 

Периоды бокового спуска

Спуск судна с наклонного стапеля под действием силы тяжести называется боковым или поперечным, если движение происходит параллельно плоскости мидель-шпангоута. Боковой спуск осуществляется под действием собственной силы тяжести судна, на которое при этом действуют реакции стапеля и воды. Боковой спуск — явление динамическое, и для его описания используют методы динамики.

Боковой спуск, как и продольный, делится на следующие четыре периода, границами которых служат моменты изменения характера движения или действующих сил.

Первый период. Он длится от начала движения судна до начала его опрокидывания. Опрокидыванием называется вращение судна со спусковым устройством относительно порога, оно наступает при нулевой или малой длине подводной части спусковых дорожек, когда ЦТ судна выходит за порог. В первом периоде судно совершает прямолинейное движение по наклонной плоскости и на него действуют сила тяжести и реакция стапеля. Условие самостоятельного начала движения судна в первом периоде имеет вид Р> /5, где fs — коэффициент статического трения полоза о спусковую дорожку. В первом периоде опасен занос одной из оконечностей, под которым понимается вращение судна относительно оси, перпендикулярной плоскости скольжения. Занос возникает, когда абсцисса точки приложения равнодействующей сил трения отличается от абсциссы ЦТ судна со спусковым устройством.

Второй период. Это промежуток времени от начала опрокидывания до момента касания судном или спусковым устройством воды. Спускаемое судно во втором периоде совершает сложное движение, состоящее из дальнейшего сползания со стапеля и вращения относительно порога. Изучение движения судна в этом периоде представляет интерес с точки зрения определения условий входа его в воду (скорости, ускорения движения и вращения, углов наклонения и т. п.).

Третий период. Он продолжается от конца второго периода до момента отделения судна от стапеля. Характер движения судна аналогичен движению во втором периоде спуска. Кроме сил тяжести и реакции стапеля на спускаемое судно действует реакция воды. Наибольшую опасность в третьем периоде представляют максимальный динамический угол крена, вызванный опрокидыванием судна относительно порога, и удар передними концами полозьев о грунт. Безопасность спускаемого судна в третьем периоде оценивают, вычисляя восстанавливающий момент, действующий на судно при максимальном угле наклонения (крена) и соответствующем погружении ЦТ.

Четвертый период. Он длится от момента отделения судна от стапеля до полной его остановки. Судно совершает свободные движения: поступательные вдоль осей Оу (дрейф) и Ог (вертикальная качка) и вращательное относительно оси Ох (бортовая качка). В зависимости от условий спуска угол крена может продолжать увеличиваться по сравнению с углом крена в третьем периоде. Также может возникнуть опасность удара передних концов полозьев о грунт. На судно в четвертом периоде действуют сила тяжести и реакция воды. При выпрямлении судна и последующем его наклонении по инерции в обратную сторону возможен удар о стапель

 

Диаграмма статической остойчивости

 

 

12Следующая ⇒

Поделиться: