3.2.Расчеты нагрузки, посадки и начальной остойчивости судна.

Расчеты представляются в табличной форме для двух характерных случаев нагрузки, определяемых Правилами РМРС: «с полным грузом и полными запасами» и «без груза и с 10% запасов». Расчеты должны подтвердить такое расположение центра масс судна (Х_g, Z_g), при котором обеспечивается требуемая посадка и остойчивость судна.

В первом случае нагрузки судно не должно иметь дифферента (Х_g=Х_c). Поперечная метацентрическая высота h, определяемая (при фиксированных значениях z_с и r) аппликатой центра масс Z_g, должна быть близкой к требуемой. Изменение посадки и остойчивости судна методом приема жидкого балласта в свободные цистерны не допускается, поскольку в данном случае (полного водоизмещения) это приведет к перегрузке судна.

Расчеты нагрузки и ЦТ судна в данном случае нагрузки выполняются в табл. 3.3. Суммарное водоизмещение судна D соответствует расчетному и определено в разделе 2. Там же рассчитаны и другие составляющие нагрузки (п.п.2-6). Значение Dпор1 определяется как сумма Dпор, Рзв и Ринв. Dпор1= 4984+138,88+30= 5152,88 Координаты центра масс судна порожнем пересчитываются с прототипа:

Х_gпор=Х_{g пор0} L/L₀, Х_gпор = -10,4*125,7 / 120 =-10,89 м ,Z_{g пор} =Z_{g пор0} Н/Н₀,

Z_{g пор}= 8,14*11,04 /10,4 = 8,64 м. Координаты масс экипажа, и провизии принимаются приближенно по схеме общего расположения судна соответственно районам их размещения. Значения остальных координат ЦТ составляющих нагрузки уже определены в табл. 3.1. В результате (с использованием формулы статических моментов) в табл. 3.3 для данного случая нагрузки определяются Х_g и Z_g судна, которые заносятся в графу 4 табл. 3.5.

Расчеты нагрузки для судна с полным грузом и полными запасами Таблица 3.3

N пп	Составл. нагрузки	Обозн.	Масса, т,	Координаты ЦТ, м,		Моменты, тм
			Pi	Хgi	Zgi	Pi Хgi	Pi Zgi
1	Судно порож.	Dпор1	5152,88	-10,89	8,64	-56114,86	44520,9
2	Экипаж	Pэк	2,76	-50	10	-138	27,6
3	Провизия	Рпр	1,38	55	7	75,9	9,66
4	Пресная вода	Рпрв	69	-33	11,5	-2277	793,5
5	СЭЗ	Рсэз	754,69	-22,9	3,01	-17282,4	2271,62
6	Груз	Ргр	8000	8,24	6,44	65920	51520
	Водоизмещение	D	∑Pi =13980	Xg=-0,7	Zg= 7,09	∑PiХgi =-9816,364	∑PiZgi =99143,3

Абсциссу и ординату центра величины судна в грузу находим по Приложению 4 (КЭТЧ прототипа) , используя коэффициенты Kx = 1,03 и Kz=Т /T₀ = 7,71 /7,78 = 0,991 , откладываем на оси ОХ нашу Т = 7,71 в масштабе X_c0 =- 0,15; X_c = X_c0 * Kx* Kz = 0,15*1,03*0,991 =- 0,15 м ,

Z_c0 = 7,3 м, Z_c =Z _c0 * Kx* Kz = 7,3 *1,03*0,991 = 7,45 м, X_g=-0,7м ,Z_g= 7,09 м

Во втором случае нагрузки (судно без груза и с 10% запасов) водоизмещение должно быть  D_бл (см. раздел 2.2), абсцисса центра масс Х_g - обеспечивать желательный дифферент, аппликата Z_g – минимально возможную избыточную остойчивость. Расчеты нагрузки (с использованием схемы общего расположения и эпюры емкости) осуществляются в табл. 3.4. При этом все цистерны, используемые для размещения балласта, кроме одной, должны быть заполнены целиком.

Расчеты нагрузки для судна без груза и с 10% запасов Таблица 3.4

N пп	Составл. нагрузки	Обозн.	Масса, т,	Координаты ЦТ, м,		Моменты, тм
			Pi	Хgi	Zgi	Pi Хgi	Pi Zgi
1	Судно порож.	Dпор1	5152,88	-10,89	8,64	-56114,86	44520,88
2	Экипаж	Pэк	2,76	-50	10	-138	27,6
3	Провизия (10%)	Рпр	0,138	55	7	7,59	0,966
4	Пр.вода (10%)	Рпрв	6,9	-33	11,5	-227,7	79,35
5	СЭЗ (10%)	Рсэз	75,469	-22,9	3,01	-1728,24	227,1617
6	Балласт	Рбл	2354	31,9	2,47	75092,6	5814,38
	Водоизмещение	D	∑Pi =7592	Xg=2,22	Zg=6,67	∑PiХgi =16891,38	∑PiZgi =50630,34

Абсциссу и ординату центра величины судна в балластном переходе с 10% запасов находим по Приложению 4 (КЭТЧ прототипа) , пользуясь примером следующим после предыдущей (таблицы 3.3) . при Т = 4,12 м. X_c0 =2,17 м, X_c = X_c0 * Kx* Kz = 2,17*1,03*0,991 = 2,22 м, Z _c0 = 4,1м Z_c =Z _c0 * Kx* Kz = 4,1 *1,03*0,991 = 4,18 м

X_g=2,22 м, Z_g= 7,54 м ; X_c = 2,22 м, Z_c = 4,18 м

Координаты ЦТ судна, рассчитанные в табл. 3.4, заносятся также в графу 5 табл. 3.5, в которой выполняются расчеты посадки судна и его начальной остойчивости в обоих случаях нагрузки. При этом ряд КЭТЧ (x_c, z_c, r, R_m, x_f) для соответствующих осадок проекта ( Т1=Т, Т2=Тбл) определяются (в соответствии с правилами аффинного пересчета) с использованием КЭТЧ прототипа, представленных в Приложении 1.

Результаты расчетов, выполненных в табл. 3.5, указанные требования к посадке и остойчивости судна в обоих случаях нагрузки не выполняются. Что определяет необходимость внесения соответствующих изменений в первоначальную схему деления корпуса на отсеки, так и в расположение груза, запасов и балласта. При этом приоритет в этих корректировках следует отдать обеспечению требований к посадке и остойчивости судна в первом случае нагрузки, поскольку выполнить эти требования для второго случая нагрузки оказывается проще.

Расчеты посадки и начальной остойчивости судна Таблица 3.5

№	Элементы плавучести и остойчивости	Обозначения и формулы	Варианты нагрузки
			1	2
1	2	3	4	5
1	Водоизмещение, т	D	13980	7592
2	Объемное водоизмещение, м3	Vo	13639	7406,8
3	Осадка, м	Т	7,71	4,12
4	Абсцисса ЦМ, м	xg	-0,7	2,22
5	Аппликата ЦМ, м	zg	7,09	7,54
6	Абсцисса ЦВ, м	xc	-0,15	2,22
7	Аппликата ЦВ, м	zc	7,45	4,18
8	Поперечный метацентрический радиус, м	r	0,36	4,6
9	Продольный метацентрический радиус, м	Rm	154,2	208,1
10	Поперечная метацентрическая высота, м	h = zc + r - zg	0,724	1,24
11	Продольная метацентрическая высота, м	H = zc + Rm - zg	154,56	204,74
12	Абсцисса ЦТ площади действ. Вл, , м	xf	-3,1	0,88
13	Отстояние ЦТ действ. Вл от нос. перп., м	Lн= Lпп/2 - xf	67,6	63,62
14	Отстояние ЦТ действ. Вл от корм. перп., м	Lк = Lпп/2 + xf	61,4	65,38
15	Дифферент, м	d = Lпп(xg - xc) / Н	0,46	0
16	Изменение осадки носом, м	ΔТн = Lн(xg - xc) / Н	-0,24	0
17	Изменение осадки кормой, м	ΔТк = - Lн(xg - xc) / Н	0,24	0
18	Осадка носом, м	Тн = Т + ΔТн	7,47	4,12
19	Осадка кормой, м	Тк = Т + ΔТк	7,95	4,12

В результате проделанных расчетов Δx = x_g - x_c = -0,7+ 0,15= = - 0,55 м. , т.к. Mˠ = Pгр * Δx = 8000 *- 0,55 = - 4400 тм, возникает дифферентующий момент (в первом случае загрузки), Δx = 0 (во втором случае загрузки). Перемещаем груз в правую сторону на Δx = 0,55. для увеличения значения x_g. на схеме общего расположения и Эпюры емкости вносим соответствующие коррективы, так как x_g не равняется x_c , x_g =-0,7 (рассчитано Таблица 3.3) ,а x_c = -0,15( по КЭТЧ) уменьшаем размер отсека №2, выполняем перемещение переборки на 187 шп.. В случае с балластным переходом, перемещаем часть балласта в цистерну №.3 (Первоначальная Эпюра емкости прилагается к проекту Рис. 3.1) Строим новую эпюру емкости.(Рис 4.1 ) Расчеты и результаты заносим в таблицу 3.6, по проделанной работе, заполняем таблицы 3.7, 3.8, 3.9

Экспликация к эпюре емкости Таблица 3.1.

N отсека	Размещение, практ. шп.	Объем фактический, м3	Координаты ЦТ
			Хgi, м	Zgi,м
1	2	3	4	5
Потребный объем МО с сухими отсеками: Wсэу =3303
МО	216 - 179	Wмо=3303	-39	6,3
Всего:	-	∑ Wсэуфi=3303	-39	6,3
Потребный объем грузовых помещений: Wгр=12800
2
Трюм № 8 Твиндек № 9	179-152 179-152	Wгр8=1570 Wгр9=910	Хgгр8=-22 Хgгр8=-22	Zgгр8= 5 Zgгр9=9,5
3
Трюм № 10 Твиндек № 11	152-123 152-123	Wгр10=1610 Wгр11=950	Хgгр10=-7,5 Хgгр11=-7,5	Zgгр10= 5 Zgгр11=9,5
4
Трюм № 12 Твиндек № 13	117-86 117-86	Wгр12=1660 Wгр13=990	Хgгр12=9 Хgгр13=9	Zgгр12= 5 Zgгр13=9,5
5
Трюм № 14 Твиндек № 15	86-57 86-57	Wгр14=1610 Wгр15=950	Хgгр14=24 Хgгр15= 24	Zgгр14= 5 Zgгр15=9,5
6
Трюм № 17 Твиндек № 16	57-28 57-28	Wгр8=1610 Wгр9=950	Хgгр17=38 Хgгр16=38	Zgгр17= 5 Zgгр16=9,5
Всего:	-	∑ Wгрфi=12800	Хgгр=8,79	Zgгр=6,31
Потребный объем цистерн СЭЗ: Wсэз= 888
1 Цистерна № 1 топливо	216-179	442	-38,5	0,75
4 Цистерна № 2 топливо	123-117	450	1,25	6,5
Всего:	-	∑ Wсэзфi=892	Хgсэз=-18,44	Zgсэз=3,65
Потребный объем Цистерны пресной воды: Wпрв= 69
2 Цистерна № 7 пресная вода	179-174	69	-26,5	0,75
Всего:	-	∑ Wпрвфi=69	Хgпв=-27,5	Zgпв=0,75
Потребный объем Цистерны балласта: Wбл=2885
4 Цистерна Балласта № 5	123-86	560	8,5	0,75
5 Цистерна Балласта № 4	86-57	482	24	0,75
6 Цистерна Балласта № 3	57-28	562	38,5	0,75
6 Цистерна Балласта № 6	28-21	750	47,5	5,5
Всего:	-	∑ Wблфi=2354	Хgбл=31,78	Zgбл=2,46
Итого:	Wп=19944,29	∑ Wф=19349	-	-

Расчеты нагрузки для судна с полным грузом и полными запасами Таблица 3.7

N пп	Составл. нагрузки	Обозн.	Масса, т,	Координаты ЦТ, м,		Моменты, тм
			Pi	Хgi	Zgi	Pi Хgi	Pi Zgi
1	Судно порож.	Dпор1	5152,88	-10,89	8,64	-56114,86	44520,9
2	Экипаж	Pэк	2,76	-50	10	-138	27,6
3	Провизия	Рпр	1,38	55	7	75,9	9,66
4	Пресная вода	Рпрв	69	-33	11,5	-2277	793,5
5	СЭЗ	Рсэз	754,69	-18,45	3,01	-13924,03	2271,62
6	Груз	Ргр	8000	8,78	6,31	70240	50480
	Водоизмещение	D=11136	∑Pi = 13980	Xg=-0,15	Zg= 7,01	∑PiХgi =-2137	∑PiZgi =98103

Расчеты нагрузки для судна без груза и с 10% запасов Таблица 3.8

N пп	Составл. нагрузки	Обозн.	Масса, т,	Координаты ЦТ, м,		Моменты, тм
			Pi	Хgi	Zgi	Pi Хgi	Pi Zgi
1	Судно порож.	Dпор1	5152,88	-10,89	8,64	-56114,86	44520,88
2	Экипаж	Pэк	2,76	-50	10	-138	27,6
3	Провизия (10%)	Рпр	0,138	55	7	7,59	0,966
4	Пр.вода (10%)	Рпрв	6,9	-33	11,5	-227,7	79,35
5	СЭЗ (10%)	Рсэз	75,469	-18,45	3,01	-1392,403	227,1617
6	Балласт	Рбл	2354	31,75	2,47	74739,5	5814,38
	Водоизмещение	D=5863, 3	∑Pi =7592	Xg=2,22	Zg=6,67	∑PiХgi =16874	∑PiZgi =50630

Расчеты посадки и начальной остойчивости судна Таблица 3.9

№	Элементы плавучести и остойчивости	Обозначения и формулы	Варианты нагрузки
			1	2
1	2	3	4	5
1	Водоизмещение, т	D	13980	7592
2	Объемное водоизмещение, м3	Vo	13639	7406,8
3	Осадка, м	Т	7,71	4,12
4	Абсцисса ЦМ, м	xg	-0,15	2,22
5	Аппликата ЦМ, м	zg	7,01	6,67
6	Абсцисса ЦВ, м	xc	-0,15	2,22
7	Аппликата ЦВ, м	zc	7,45	4,18
8	Поперечный метацентрический радиус, м	r	0,36	4,6
9	Продольный метацентрический радиус, м	Rm	154,2	208,1
10	Поперечная метацентрическая высота, м	h = zc + r - zg	0,8	2,11
11	Продольная метацентрическая высота, м	H = zc + Rm - zg	154,64	205,61
12	Абсцисса ЦТ площади действ. Вл, , м	xf	-3,1	0,88
13	Отстояние ЦТ действ. Вл от нос. перп., м	Lн= Lпп/2 - xf	67,6	63,62
14	Отстояние ЦТ действ. Вл от корм. перп., м	Lк = Lпп/2 + xf	61,4	65,38
15	Дифферент, м	d = Lпп(xg - xc) / Н	0	0
16	Изменение осадки носом, м	ΔТн = Lн(xg - xc) / Н	0	0
17	Изменение осадки кормой, м	ΔТк = - Lн(xg - xc) / Н	0	0
18	Осадка носом, м	Тн = Т + ΔТн	7,71	4,12
19	Осадка кормой, м	Тк = Т + ΔТк	7,71	4,12