- •И устройство судна
- •Содержание
- •Глава 1 Мореходные и эксплуатационные качества судна
- •Глава 2 Основы гидромеханики
- •§2.1. Основные свойства жидкостей
- •§2.2. Гидростатика
- •§2.3. Гидродинамика
- •§2.4. Теория подобия в гидромеханике
- •§2.5. Основы теории крыла
- •Глава 3 Геометрия корпуса судна § 3.1. Теоретический чертеж
- •§ 3.2. Главные размерения судна и коэффициенты полноты
- •§ 3.3. Посадка судна
- •§ 3.4. Элементы погруженного объема судна при посадке его прямо и на ровный киль
- •Абсцисса цв:
- •3.4.5. Понятие о правилах приближенного интегрирования.
- •§ 3.5. Элементы погруженного объема судна при посадке его прямо, но с дифферентом
- •Глава 4 Плавучесть судна
- •§ 4.1. Условие плавучести судна
- •§ 4.2. Вычисление массы и координат центра тяжести судна
- •§ 4.3. Изменение осадки при переходе судна в воду с иной плотностью
- •§ 4.4. Изменение осадки судна при приеме или расходование грузов
- •§ 4.5. Запас плавучести судна
- •Глава 5 Начальная остойчивость судна
- •§ 5.1. Общее понятие об остойчивости
- •§ 5.2. Равнообъемные наклонения судна. Теорема Эйлера
- •§ 5.3. Метацентры и метацентрические радиусы
- •Как видно из рис. 36, при малом угле θ
- •Аппликатапоперечного метацентра:
- •Так как площадь ватерлинии вытянута в продольном направлении, то Jyf намного превышаетJx и соответственноRзначительно большеr. ВеличинаRсоставляет 12 длины судна.
- •§ 5.4. Условие начальной остойчивости судна. Метацентрические высоты
- •§ 5.5. Метацентрические формулы остойчивости и их практическое применение
- •§ 5.6. Остойчивость формы и остойчивость нагрузки
- •§ 5.7. Определение мер начальной остойчивости судна
- •§ 5.8. Влияние перемещения грузов на посадку и остойчивость судна
- •§ 5.9. Влияние приема малого груза на посадку и остойчивость судна
- •§ 5.10. Влияние жидкого груза на остойчивость судна
- •Как видно из формулы, именноix оказывает влияние на остойчивость.
- •§ 5.11. Опытное определение метацентрической высоты и положения центра тяжести судна
- •Глава 6 Остойчивость судна на больших углах наклонения
- •§ 6.1. Плечо статической остойчивости на больших углах крена
- •§ 6.2. Диаграмма статической остойчивости
- •6.2.1. Определение мер начальной остойчивости с помощью дсо.
- •§ 6.3. Динамическая остойчивость судна
- •§ 6.4. Влияние условий плавания на остойчивость судна
- •Глава 7 Практическое применение теории плавучести и остойчивости
- •§ 7.1. Определение массы груза, обеспечивающего заданный угол крена
- •§ 7.2. Расчеты по снятию судна с мели
- •7.2.2. Определение реакции грунта и точки ее приложения.
- •Глава 8 Нормирование и контроль остойчивости судов
- •§ 8.1. Нормирование остойчивости морских промысловых судов
- •§ 8.2. Информация об остойчивости судна
- •Глава 9 Непотопляемость судна
- •§ 9.1. Общее понятие о непотопляемости
- •§ 9.2. Принципы обеспечения непотопляемости
- •§ 9.3. Методы расчета непотопляемости
- •§ 9.4. Классификация затопленных отсеков
- •§ 9.5. Спрямление поврежденного судна
- •9.5.2. Задачи и методы спрямления поврежденного судна.
- •§ 9.6. Нормирование непотопляемости промысловых судов
- •Глава 10 Сопротивление воды движению судна
- •§ 10.1. Общие сведения
- •§ 10.2. Составляющие сопротивления движению судна
- •§ 10.3. Сопротивление трения
- •§ 10.4. Сопротивление формы
- •§ 10.5. Волновое сопротивление
- •§ 10.6. Сопротивление выступающих частей
- •§ 10.7. Воздушное сопротивление
- •§ 10.8. Влияние эксплуатационных факторов на ходкость судна
- •Глава 11 Судовые движители
- •§ 11.1. Общие сведения о судовых движителях
- •§ 11.2. Геометрические характеристики гребного винта
- •§ 11.3. Кинематические характеристики гребного винта
- •§ 11.4. Гидродинамические характеристики гребного винта
- •§ 11.5. Работа гребного винта на разных режимах
- •§ 11.6. Диаграммы для расчета гребных винтов
- •§ 11.7. Взаимодействие гребного винта и корпуса судна. Пропульсивный коэффициент
- •§ 11.8. Кавитация гребных винтов
- •§ 11.9. Взаимосвязь между работой гребного винта и двигателем
- •§ 11.10. Винты регулируемого шага
- •§ 11.11. Паспортная диаграмма судна оборудованного винтом фиксированного шага
- •Список литературы
Как видно из формулы, именноix оказывает влияние на остойчивость.
Рис.51. Кривые безразмерного коэффициента k
Момент инерции свободной поверхности вычисляется по формуле
ix = k l b3,
где l и b – длина и ширина поверхности, а k – безразмерный коэффициент, учитывающий форму свободной поверхности.
В данной формуле следует обратить внимание на последний множитель - b3, что ширина поверхности в большей мере, чем длина, оказывает влияние на ix и следовательно на δh. Таким образом, особо опасаться необходимо свободных поверхностей в широких отсеках.
Определим, насколько уменьшится потеря остойчивости в прямоугольной цистерне после установки n продольных переборок на равных расстояниях друг от друга
ix n = (n +1) k l [b/(n +1) ]3 = k l b3/(n +1)2.
Отношение поправок к метацентрической высоте до установки и после установки переборок составит
δh / δhn = ix / ix n = (n +1)2.
Как видно из формул, установка одной переборки уменьшает влияние свободной поверхности на остойчивость в 4 раза, двух – в 9 раз и т.д.
Коэффициент k можно определить по кривой на рис. 51, на котором верхняя кривая соответствует несимметричной трапеции, нижняя симметричной. Для проведения практических расчетов коэффициент k, независимо от формы площади поверхности, целесообразно принимать как для прямоугольных поверхностей k = 1/12.
Таблица 4
Поправка на влияние свободных поверхностей жидких
грузов на остойчивость судна типа БМТР “Маяковский”
-
Поправка,м
δh
Водоизмещение судна, м
2230
2920
3142
3466
3564
3960
-
0,09
0,08
0,07
0,065
0,06
В судовых условиях влияние жидких грузов учитывается при помощи таблиц, приведенных в ”Информации об остойчивости судна”. В таблицах даны поправки к метацентрической высоте судна δh для совокупности цистерн, которые по условиям эксплуатации могут оказаться частично заполненными (табл.4) к коэффициенту поперечной остойчивости δmh = δh = ρж ix для каждой цистерны в отдельно-
сти (табл.5). Цистерны, имеющие поправки к метацентрической высоте меньше 1 см, в расчетах не учитывают.
В зависимости от вида поправок метацентрическую высоту судна с учетом влияния жидких грузов в частично заполненных цистернах находят по формулам
h = zm – zg – δh;
h = zm – zg – δmh / .
Как видно, свободные поверхности как бы повышают центр тяжести судна или снижают его поперечный метацентр на величину
δzg = δzm = δh = δmh / .
Проявление свободной поверхности жидкого груза также влияет и на продольную остойчивость судна. Поправка к продольной метацентрической высоте будет определяться формулой
δН = – ρж iу /,
где iу – собственный момент инерции свободной поверхности жидкости относительно поперечной оси (параллельной координатной оси ОУ). Однако ввиду значительной величины продольной метацентрической высоты Н, поправкой δН обычно пренебрегают.
Рассматриваемое изменение остойчивости от свободной поверхности жидкости происходит при наличии ее объема от 5 95% объема цистерны. В таких случаях говорят, что свободная поверхность приводит к действенной потере остойчивости.
Таблица 5
Поправка на влияние свободных поверхностей жидких грузов
Наимен- ование |
Масса, т |
Абсцисса ЦТ, м |
Аппликата ЦТ, м |
Момент mx, тм |
Момент mz, тм |
Поправки на свободные поверхности, тм | ||
δmh |
δm300 |
δm600 | ||||||
Цистерна ДТ № 3 |
37,8 |
16,81 |
1,35 |
635 |
51,0 |
59 |
0 |
0 |
Цистерна ДТ № 4 |
40.8 |
16,54 |
1,34 |
675 |
54,7 |
59 |
0 |
0 |
Цистерна ДТ № 5 |
40,5 |
8,55 |
1,03 |
346 |
41,7 |
95 |
0 |
0 |
Цистерна ДТ № 6 |
42,6 |
8,77 |
1,03 |
373 |
43,9 |
89 |
0 |
0 |
Цистерна ДТ № 35 |
90,8 |
- 37,46 |
5,60 |
- 3401 |
508,5 |
306 |
130 |
110 |
на остойчивость судна т/х “Александр Сафонцев
Если в цистерне имеется лишь очень тонкий слой жидкости, или цистерна заполнена почти доверху, то ширина свободной поверхности при наклонении судна начинает резко уменьшаться (рис.52). Соответственно резкое уменьшение будет претерпевать и момент инерции свободной поверхности, а следовательно, и поправка к метацентрической высоте. Т.е. наблюдаетсянедейственное потеря остойчивости, которую практически можно не учитывать.
Рис.52. Случай недейственной потери остойчивости
Для уменьшения отрицательного влияния на остойчивость судна переливающихся жидких грузов на нем могут, предусматриваются следующие конструктивные и организационные мероприятия:
- установка в цистернах продольных или поперечных переборок, что позволяет резко уменьшить собственные моменты инерции iх и iу;
- установка в цистернах продольных или поперечных диафрагм-переборок, имеющих в нижней и верхней части небольшие отверстия. При резких наклонениях судна (например, при качки) диафрагма выполняет роль переборки, так как жидкость протекает через отверстия достаточно медленно. С конструктивной точки зрения диафрагмы более удобны, чем непроницаемые переборки, так как при установки последних значительно усложняются системы заполнения, осушения и вентиляции цистерн. Однако при длительных наклонениях судна диафрагмы, будучи проницаемыми, не могут уменьшить влияние переливающейся жидкости на остойчивость;
- при приеме жидких грузов обеспечивать полное заполнение цистерн без образования свободных поверхностей жидкости;
- при расходовании жидких грузов обеспечивать полное осушние цистерн; «мертвые запасы» жидких грузов должны быть минимальными;
- обеспечивать сухость трюмов в отсеках судна, где может скапливаться жидкость с большой площадью свободной поверхности;
- неукоснительно выполнять инструкцию по приему и расходовании жидких грузов на судне.
Не выполнение экипажем судна перечисленных организационных мероприятий, может привести к значительной потере остойчивости судна и явиться причиной аварии.