Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Национальный университет кораблестроения им. адм. Макарова

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Part_1-3

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

15.02.2015

Размер:

532.39 Кб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 72 3 4 5 6 7 > Следующая >>>

Визначимо приріст осадки ε через площу вантажної ватерлінії S і втраче-

ну площу ватерлінії S0 як

ε =

, і після підстановки v отримаємо

S − S0

пд

β0 B(T −hпд )lз

−

lз

ε =

= β

αLB −l

0 L

α−

Підставивши ε в (3.5) одержимо для zc

β0lз 1−

hпд

β0 lз

hпд d

∆zc = δ L

1−

+ 2L

lз

T .

α −

Збільшення ординати zc супроводжується зменшенням метацентричного

∆I

радіуса на величину ∆r =

∆Ix

∆r =

1 B3l

B2l

1 B2

;

12δLT

12δ T

Зміна остійності відповідає зменшенню метацентричного радіуса

∆h = ∆zc – ∆r.

∆h β0 lз

hпд

β0lз

1−

пд

1 lз B

= δ

L 1− T

lз

B −

12δ L T .

(3.6)

α −

На суднах з

повним

мідель

шпангоутом

β0

≈

1, а

d		1 T −hпд		1			hпд
	=		=		1	−		.
T		2 T		2			T

Тоді рівняння (3.6) набуває вигляду

∆h

hпд

−

1 +

2δ L

1 l

α−

lз B

−

12δ L T .

(3.7)

d – підвищення вантажної ватерлінії над центром об’єму затопленого від-

сіку;

κ – відстань центра об’єму затопленого відсіку від первісного положення центра величини C0;

v – об’єм затопленого відсіку до вантажної ватерлінії; V – водотоннажність судна.

В
центр об’єму
додаткового шару	ε
	ε
Cотс	d
Cотс
Сab		κ
Сab		Т
C0	c	Т
	c
	∆z
	пд
	h
ДП

Рис.3.6. Схема поперечного перерізу по центру затопленого відсіку Для визначення приросту аплікати центра величини ∆zc прирівняємо суму

моментів втраченого об’єму відсіку і об’єму, який увійшов у воду, моменту, водотоннажності

	ε
V∆zc = −vκ + v d + κ +		;

	2

	v		ε
∆zc =		d +		.

	V		2

Об’єми v і V можна виразити як:

v = β0B(T – hпд)lз; V = δLBT,

де β0 – коефіцієнт повноти поперечного перерізу затопленого об’єму; lз – довжина затопленого відсіку.

	β	0	l	з	T −hпд		ε
∆zc =						d +		.	(3.5)
			L
	δ				T		2

kω = 2 −exp[0,31lˆз(1−ϕ)] – редукційний		51
kω = 2 −exp[0,31lˆз(1−ϕ)] – редукційний		коефіцієнт площі мідель-
шпангоута.
З двох розрахованих значень відношення	H	(з умов забезпечення місткос-
З двох розрахованих значень відношення	T	(з умов забезпечення місткос-
	T

ті і непотоплюваності) для подальших розрахунків вибирається найбільше після

порівняння його з HТ за умов зіставлення µв і µв , або γв та γв для танкерів.

Наявність запасу плавучості і поділ внутрішнього об’єму судна на водонепроникні відсіки – це обов’язкова але недостатня умова забезпечення непотоплюваності. Необхідно ще при затоплені відсіків забезпечити достатньо додаткову аварійну остійність.

Мірою остійності є відносна метацентрична висота h/B, якою задаються при розрахунку відношення B/T, щоб забезпечити потрібну остійність. Але остійність повинна бути такою, щоб у пошкодженого судна при затоплені відсіків зменшена відносна метацентрична висота (h/B)aв залишалась додатковою і достатньою для забезпечення аварійної остійності. Цього можна досягти правильним вибором відносної метацентричної висоти h/B з наступним розрахунком величини ∆h/B, на яку вона зменшиться в зв’язку з загубленою часткою моменту інерції площі ватерлінії в межах затопленого відсіку.

Таким чином аварійна метацентрична висота визначається як

h		=	h	−	∆h	.

			B		B
	B aв

Виведемо формулу для розрахунку величини ∆h/B за наступними умовами:

−судно в районі затоплення прямобортне;

−відсіки затоплення розташовані в межах циліндричної вставки;

−подвійне днище залишається непошкодженим;

−метацентрична висота додаткова (крен відсутній);

−елементи остійності визначаються методом постійної водотоннажності. Введемо позначення (рис.3.6):

ε – приріст осадки після затоплення;

V1	Vпошк	V2

пошкоджений	lз
відсік	L

СПШ

µv ред ω

Рис.3.5. Схема пошкодження корпусу судна. Після скорочення чисельника і знаменника на L, B, T одержимо:

kеф =	αk	αL	−lˆ H
			з		−1 .
		δ
				T

Для забезпечення непотоплюваності треба, щоб kеф ≥ v . Прирівнюючи їх

одержимо:

k lˆ

v =

αk

αL

−lˆ H

ω з

−1 ,

звідки

визначиться як:

≥

βµ

+1,

αkαL

нпт

−1

lз

це і є вимоги до забезпечення непотоплюваності з точки зору збереження плавучості.

У формулі µv = 0,6 для відсіків УСВ, зайнятих вантажем;

lˆз = 0,15...0,25 – відносна довжина симетричного відсіку в середній час-

тині судна, затоплення якого повинно витримати;

ІІ наближення – непотоплюваність забезпечується визначенням висоти мінімального надводного борту згідно з вимогами Правил Регістру про вантажну марку морських суден.

ІІІ наближення – розрахунком граничних довжин відсіків і вірогідного збереження судна при затопленні найбільш небезпечного відсіку (групи відсіків).

Розглянемо забезпечення непотоплюваності в першому наближенні: Якщо затоплений відсік граничної довжини, то відносний затоплений

об’єм v пов’язаний з головними елементами судна наступним чином:

v = Vзат = kωω lзµv = kωβBTµvlз ,

V δLBT δLBT

де kω = ωред – коефіцієнт редукування,

Vзат – об’єм затопленого відсіку.

Визначимо відносну довжину затопленого відсіку, як

lз = Llз , тоді v = kω lϕз µv ,

пп

де µv – коефіцієнт проникності відсіку.

З іншого боку маса прийнятої води у відсік повинна бути компенсована запасом плавучості.

Ефективний запас плавучості kеф визначається, як

kеф = V1 +V2	= Vповн +Vпошк. =	αkαL LB(H −T )−lзB(H −T )	,
V	V	δLBT

де Vповн – повний запас плавучості Vпошк – пошкоджений об’єм (рис. 3.5.)

1 B

α T

1 B

∆zm =

∆B +

∆B −

∆В

−

∆B .

6 T

12 T

α +δ B

4 T

(α +δ)

З останнього рівняння знаходимо ∆B =

∆zm

, і, враховуючи, що

1 B

−

4 T

(α +δ)

0,55 , можемо зробити висновок, що для зміни zm

на 1 см (

= 2 ) потрі-

α+ δ

бно змінити В на ∆В = 4 см, а для самих широких суден з TB = 4 – на 1,2 см.

Треба пам’ятати, що збільшуючи ∆zm на 1 см, ми збільшуємо h також на

1 см, тобто zg = const.

Контрольні запитання.

1.У яких випадках використовується диференціальне рівняння остійності при проектуванні судна?

2.Чому диференціальне рівняння остійності повинно вирішуватися разом з диференціальним рівнянням мас?

3.Що називається поперечним і поздовжнім метацентром?

4.Чому ∆zm дає змогу оцінити вплив зміни головних елементів судна на його остійність?

3.8 Забезпечення непотоплюваності за умов збереження плавучості і аварійної остійності

Як і більшість задач в теорії проектування суден, задача забезпечення непотоплюваності вирішується в декілька наближень:

І наближення – при виборі головних розмірів непотоплюваність забез-

печується розрахунком HT , яке забезпечує потрібний запас плавучості;

тів повноти судна для забезпечення бажаної остійності (у випадку, коли треба у проекті змінити остійність).

Запишемо диференціальне рівняння мас Бубнова у функції головних роз-

мірів [1, 2, 7]

∂P (D)

−

∆δ+

−

∆L +

−

∆B

−

∆T = 0.

∂δ

∂L

∂B

∂T

Членами ∂Pi(D) з-за їх малості можна знехтувати, тоді отримаємо:

∆δ+

∆L +

∆B +

∆T = 0 ,

або

∆δ

∆L

∆B

∆T

= 0 .

(3.4)

Рівняння мас у такому вигляді дозволяє приймати такі комбінації змін δ, L, B, T, які забезпечать постійну водотоннажність.

Для зміни остійності судна при незмінній водотоннажності зручно скори-

статися зміною ширини судна В за рахунок осадки Т; зміною коефіцієнта α без зміни інших величин; зміною ширини В за рахунок довжини судна; зміною осадки Т за рахунок довжини судна і коефіцієнта δ за рахунок довжини судна. З цих практичних випадків розглянемо лише перший.

Одночасна зміна В і Т.

У цьому випадку В можна збільшити за рахунок зміни осадки Т. При цьому приймемо ∆L = 0; ∆δ = 0 і з рівняння (3.4) матимемо ∆T = −∆B TB .

Приймемо ∆α = 0, ∆δ = 0, kρ ≈ 1, α2

∆zm =	∂r	∆B +	∂r	∆T +	∂z	c	∆T =	kρ α2
	∂B		∂T					6	δ
					∂T

≈1 і для ∆zm отримаємо:
B			kρ	α2		B 2		α
	∆B −						∆T + kc		∆T ,
T		12		δ				α+ δ
					T

Виразимо ∆Т через ∆В з рівняння мас і виконаємо підстановку

46
zm = kρ	α2 B2	+ kc	α	T .	(3.2)

	δ 12T		α+ δ
	δ 12T		α+ δ

Для великої групи суден з невеликими і середніми швидкостями значення коефіцієнта kc близьке до одиниці. Для швидкохідних суден (Fr > 0,28) kc може

бути прийнятим як: kc = 1,017 ± 0,023.

Продиференціюємо рівняння (3.2), при цьому врахуємо, що

∆zm = ∆(h + zg) = ∆(r + zc)

∆zm =

∂r

∆B +

∂r

∆T +

∂r

∆α+

∂r

∆δ+

∂zc

∆α+

∂zc

∆δ+

∂zc

∆T .

(3.3)

∂T

∂δ

∂T

∂B

∂α

Сім членів правої частини рівняння можна виразити як:

∂r

∆B =

kρ

α2 B

∆B ;

∂r

∆T = −

kρ

α2 B2

∆T

;

∂B

∂T

δ T 2

∂r

∆δ = −

kρ

α2 B2

∆δ;

∂r

∆α =

kρ

α B2

∆α;

∂δ

12 δ2

∂α

δ T

∂zc

∆α = k

T∆α = k

δαT

∆α

= k

∆α

c (α + δ)2

c α2 + 2αδ+ δ2 α

∂α

+ 2

δ α

Приймаючи до уваги, що αδ + αδ ≈ 2 , одержимо

∂zc

∆α = kc

∆α

;

∂α

4 α

∂zc

∆δ = −k

∆δT = −k

αδ

∆δ

T = −k

T ∆δ

;

c (α+ δ)2

c 4 δ

∂δ

c α2 + 2αδ+ δ2 δ

∂zc ∆T = kc

∆T .

α+ δ

∂T

Наведені сім виразів та рівняння (3.3) дають можливість встановити вплив зміни B, T, α і δ на підвищення метацентра над ОП.

Строго кажучи, при розгляді змін ∆B, ∆T, ∆δ треба сумісно вирішувати рівняння (3.3), та рівняння мас у диференціальній формі при відсутності змін параметрів (вимірників мас) та незалежних мас. Тобто, слід ставити задачу утримання постійної водотоннажності при зміні головних розмірів і коефіцієн-

Таблиця 3.1. – Найменші рекомендовані значення періодів хитавиці су-

ден залежно від їх призначень

Тип судна

Універсальне

Накатне

Контейнерне

Танкер

суховантажне

Період хитавиці

τ, с

для

різних типів суден

Таблиця 3.2. – Статистичні значення

Тип

Універсальне

Накатне

Контейнерне

Танкер

Рудовоз

судна

суховантажне

0,03…0,05

0,02…0,06

0,02…0,04

0,08…0,15

0,05…0,08

Контрольні запитання.

1.Положення яких трьох точок впливає на остійність судна?

2.Що враховує коефіцієнт kρ в наближеній формулі для розрахунку метацентричного радіусу r?

3.Які критерії остійності використовують на початкових стадіях проектування судна?

4.Чим визначається призначення верхньої і нижньої межі остійності при проектуванні судна ?

5.На які три якості впливає значення TB ?

6.Що враховує коефіцієнт c у формулі Ховгарда?

3.7 Рівняння остійності в диференціальній формі

Це рівняння використовується у тих випадках, коли треба змінити остійність проекту за рахунок зміни його форми без зміни водотоннажності.

Використавши наближені формули для r і zc, рівняння zm = r + zc запишемо у вигляді

де I = D B2 + H 2 – момент інерції маси судна відносно поздовжньої цен12

тральної осі.

Позначимо bн =

і, враховуючи, що bн=1,89 ± 0,25 , після підстановки в

формулу для I одержимо:

2 1,28

I = D

= DB

+ b

12 .

12 1

Беручи до уваги, що момент інерції приєднаних мас води ∆I 0,25I, будемо мати:

τ = 2π	B	1,28	1,25	= 0,73	B .
	h	12	9,81		h

Остання формула отримана Ховгардом. У загальному вигляді вона запи-

сується як τ = с Bh , де c = 0,72 – 0,83 – коефіцієнт, який враховує вплив інерції

маси судна і приєднаних мас води на період хитавиці.

Значення величини c можна обчислити за наближеною формулою, якщо в

неї підставити взяті за прототипом дані, яких не вистачає, :

с =	2	1,05	α2	2	H 2
	3		δ	+ 4ζg		.
						B

Якщо задати період хитавиці і значення c, можна обчислити таке значення відносної метацентричної висоти, яке не слід перевищувати виходячи з ви-

моги забезпечення плавності хитавиці:
h	≤	с2 B	.

		τ2
B max

В табл. 3.1 і 3.2 наведені рекомендовані значення періодів хитавиці τ і відно-

сної метацентричної висоти Bh , які можуть бути використані при початковому проектуванні.

<<< < Предыдущая 12 / 72 3 4 5 6 7 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
12.03.2016142.85 Кб10Osoblivosti_etnopolitichnoyi_istoriyi_Ukrayini.doc
#
24.11.201862.46 Кб1Osoblyvosti_vplyvu_elektrychnogo_strumu_na_orga....doc
#
14.02.201597.43 Кб3OT OOC Timoshenko D. 6215m2.docx
#
15.02.2015133.16 Кб7otveti_chubchik.docx
#
17.08.201950.17 Кб1otvety лебедева.docx
#
15.02.2015532.39 Кб12Part_1-3.pdf
#
04.09.20192.6 Mб4Part_2.doc
#
15.02.2015754.23 Кб8Part_4-12.pdf
#
10.11.2019626.18 Кб2PAS 02 Лабор Создание консольного приложения.doc
#
14.02.20151.01 Mб11phat detan masun.doc
#
15.02.20152.77 Mб15pic16f62x.pdf