Подготовка модели к практическим работам

С учетом табл. I нужно подсчитать для модели М_м ; Х_дн ; Z_дн. Зная характеристики порожней модели , которые берутся из паспорта, подсчитать необходимое количество и расположение грузов, обеспечивающих приведение модели в расчетное состояние.

Рекомендуется массу модели брать в килограммах, а линейные раз­меры – в метрах.

На модели имеются два колодца для укладки грузов и поперечная штанга с грузами на мачте (рис. I).

Масса дополнительных грузов

(1)

будет состоять из трех /или меньше/ грузов:

, (2)

где М_шг – масса штанги с двумя грузами;

,

где М_Н и М_К – масса груза соответственно в носовом и кормовом колодце.

Рис. I. Подготовка модели к практическим работам

Запишем выражения для масс и их статистических моментов /относи­тельно миделя и основной/:

(3)

Пользуясь выражениями (3), можно подобрать значения а также Если задать значение тогда, решив систему уравнений /3/, получим:

(4)

Рекомендуется принять М_шг= 0,7 кг / М_ш = 0,3 кг; М_г = = 0,2 кг/.

Величины и при известных М_н и М_к легко рассчитать, пользуясь рис. I.

Разместив на модели в колодцах грузы М_н и М_к и подняв штангу М _шг на высоту , тем самым приведем модель в рас­четное для заданного варианта состояние.

Практическое задание №1

ЭКПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ПОСТРОЕНИЕ КРИВЫХ ГРУЗОВОГО

РАЗМЕРА И ЗАПАСА ПЛАВУЧЕСТИ

Цель работы – получить первичные навыки проведения модельного эксперимента по статике судна. Испытания проводят на модели сдана, по­мещенной в наполненную водой ванну. В процессе выполнения работы дополнительно используют тарированные грузы для изменения осадки модели и марки углублений /рис. 2/.

Краткие теоретические сведения

Для определения весового водоизмещения Δ по осадке d или осадки по заданному водоизмещению удобно пользоваться зависимостью, выраженной графически, т.е.

Δ = φ(d). (5)

Такая кривая, отображающая уравнение (5), называется грузовым размером рис. 3.

Рис. 2. Схема оснащения модели судна

Рис. 3. Образец диаграмм грузового размера и запаса плавучести судна

При построении грузового размера принимается, что судно крена не имеет и погружается равномерно при постоянном угле дифферента φ.

При одном и том же водоизмещении осадка судна зависит от плотно­сти воды ρ, кН:

(6)

Весьма важной характеристикой плавучести судна является также запас плавучести δΔ_; численно равный весу груза, который сле­дует принять на судно для того, чтобы поступательно погрузить его от действующей ватерлинии до ватерлинии, соответствующей началу по­ступления забортной воды через неплотно закрытые отверстия в корпусе судна.

При выполнении практической работы полагаем, что самое нижнее из таких отверстий находится в районе миделя на уровне верхней палубы. Запас плавучести обычно выражается в процентах от водоизмещения Δ_ρ соответствующего осадке по грузовую ватерлинию.

Схема оснащения модели судна

Обозначения: 1 - испытательная ванна с водой; 2 - груз кормовой шахты; 3 - кормовая шахта; 4; 15 - кормовая и носовая марки углубле­ний; 5 - трюм; б - грузы трюма; 7 - миделевая марка углублений; 10; 14 - грузы крестовины; 8 - мачта (штанга); 9 - подвижная крестовина; 13 - рея для грузов; 12 - носовая шахта; 11 - груз носовой шахты.

Грузовой размер снимают на модели судна, помещенной в заполненную водой испытательную ванну.

Погружение модели обеспечивается приемом грузов 6 в трюм 5, а предварительная удифферентовка – размещением грузов в носовой 12 и кормовой 3 шахтах, либо обменом грузов между ними.

Уточненный вывод модели на заданный дифферент достигается пере­мещением вдоль диаметральной плоскости грузов 10 и 14 крестовины 8, 9, 13.

Для определения осадки модели используются марки углублений в ви­де линеек, укрепленных на специальных рамках.

Носовая и кормовая марки устанавливаются соответственно на нуле­вом и 12-м штангоутах /теоретических/.

Средняя марка углублений располагается на модели в средней части.

Весовое водоизмещение модели Δ_м находится как сумма веса порожней модели Δ_n.м и веса принятых на модель грузов Р или

Δ_м = Δ_n.м + Σ Р_гр (7)

Соответствующее весовое водоизмещение судна будет:

(8)

В формуле /8/ и в других формулах индексом «м» обозначают величины, относящиеся к модели. Параметры судна индекса не имеют или имеют индекс «н» /натура/.

Устранение крена модели достигается перемещением груза в трюме. После этого стойка крестовины устанавливается в вертикальное положе­ние и проверяется визуально. Если стойка закреплена на модели посто­янно, угол крена устраняется с учетом стандартного положения стойки.

В этом случае погрешность, обусловленная влиянием крена на осад­ку модели, будет весьма малой величиной.

При нагружении модели допустимы отклонения ее дифферента от заданного на величину , .

При этом ошибка в определении осадка на миделе оказыва­ется несущественной. Снятие грузового размера начинается со снятия осадок порожней модели и продолжается ступенчато, вплоть до нагружения ее, соответствующего высоте надводного борта на миделе b_x = 5 мм.

Сама же зависимость Δ_m = f (d_н) экстраполируется до входа в воду верхней палубы на миделе, т.е. до запаса плавучести, равного нулю. Полученные экспериментальные результаты наносятся в виде точек в системе координат Δ – d, где Δ и d соот­ветствуют показателям натурального судна.

Ввиду того, что кривая строится по малому числу точек, статисти­ческие методы обработки результатов эксперимента не используют.

Построение грузового размера целесообразно выполнять методом ху­дожественного рисования. Форма кривой должна быть простой, но с учетом ее особенностей.

Отклонение кривой от экспериментальных точек по вертикали не должно превышать максимальной случайной погрешности эксперимента при определении осадки δΔ при заданном Δ . Необходимо, чтобы суммарное отклонение экспериментальных точек от кривой по вертикали /по осадке/ с учетом знака отклонения 12авняялось нулю или было близко к нулю.

Требуемую для построения грузового размера величину δΔ можно представить как сумму модулей максимальных случайных погрешностей в определении осадки судна, обусловленных неточностью моделирования судна, его крена и дифферента, погрешностью снятия фактической осадки модели.

Взвешивание модели порожней и используемых грузов следует произ­водить достаточно точно, чтобы влиянием связанных с этим погрешностей можно было пренебречь. Погрешность, обусловленная неточностью снятия осадки модели 6d, принимается равной суммарной погрешности:

6d = δd (9)

Погрешность δd можно определить измерением осадки модели Т_м при неоднократной ее загрузке до какого-либо фиксированного во­доизмещения (Δ = const).

По результатам 8-10 измерений величины d_m определяют ее среднее значение:

(10)

где n – число измерений.

Искомую величину определяют по формуле

, (11)

где – наибольшее или наименьшее значение по сравнению с – осадкой модели, измеренной в указанных опытах.