Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
141
Добавлен:
15.02.2015
Размер:
391.68 Кб
Скачать

ЛЕКЦИЯ №5

Определение параметров посадки и остойчивости при приеме (снятии) грузов на судне. Остойчивость при больших углах крена. Диаграмма Рида и ее элементы. Действие на судно статически и динамически приложенных моментов. Минимальный опрокидывающий момент.

Нормирование остойчивости.

Рассмотрим процесс приема малого груза на судно в точку с заданной аппликатой на вертикали, проходящей через ЦТ площади действующей ватерлинии (рис.1, а).

Рис.1 – Изменение посадки и остойчивости судна при приеме груза

В этом случае судно не получает ни крена, ни дифферента, однако изменяются его осадка и начальная остойчивость.

До приема груза судно имело водоизмещение и осадку . После приема груза массовое водоизмещение стали соответственно:

;

.

Изменились точки, характеризующие поперечную остойчивость. Центр величины из-за изменения осадки судна, а следовательно, формы погруженного в воду объема корпуса переместился в точку , а центр тяжести вследствие изменения веса судна с дополнительным грузом – в точку . Поперечный метацентр вследствие изменения объема подводной части корпуса переместился в точку . Новое положение этих точек определяется аппликатами и , а также новым значением поперечного метацентрического радиуса .

Приращение поперечной метацентрической высоты будет равно сумме приращений отдельных слагаемых:

.

Приращение метацентрического радиуса

.

Так как мы условились считать принятый груз малым, площади и моменты инерции площадей ватерлиний до и после приема груза можно считать одинаковыми, т.е. . С учетом этого, последнее выражение примет вид

.

Приращение аппликаты ЦВ: .

Приращение аппликаты ЦТ судна: .

Подставив в выражение для значение , и , получим:

или при приеме или снятии груза

.

Поперечная метацентрическая высота после приема или снятия груза

,

где знак (+) – в случае приема груза, знак (-) – в случае снятия.

Приравняв к нулю выражение в скобках последней формулы, можно проанализировать изменение остойчивости при приеме или снятии груза: , откуда .

Полученное равенство является уравнением плоскости, параллельной ОП и расположенной выше нее на расстоянии . Эту плоскость принято называть нейтральной.

В случае приема груза, если , то и . Следовательно, при приеме малого груза ниже нейтральной плоскости остойчивость судна увеличивается. А если , то и , т.е. при приеме груза выше нейтральной плоскости остойчивость судна уменьшается.

В случае снятия груза, если , то и . При снятии малого груза ниже нейтральной плоскости остойчивость судна уменьшается. А если , то и , т.е. при снятии малого груза выше нейтральной плоскости остойчивость судна увеличивается.

Если груз принят со смещением от ДП на расстояние и от миделя на расстояние , то судно получит крен на угол и дифферент на угол и новую увеличенную осадку (рис.1, б).

.

Осадка правым (левым) бортом

.

Исходя из геометрических правил осадка при приеме груза носом и кормой:

.

В судовых документах имеются графики для определения посадки судна при приеме или снятии груза.

Остойчивость при больших углах крена

При больших углах крена симметрия относительно ДП входящего и выходящего клиньев водоизмещения и наклоненной ватерлинии существенно нарушается. Поэтому траекторию центра величины в плоскости миделя уже нельзя принять за дугу окружности (рис.2)

Рис.2 – Элементы остойчивости при больших углах крена

Поперечный метацентр при больших углах крена не остается в постоянной точке на ДП, как это было ранее, а смещается. Следовательно, и расстояние между метацентром и ЦВ – поперечный метацентрический радиус_ является переменной величиной. Значения момента инерции будут различными для каждой действующей ватерлинии, поэтому метацентрическая высота не может служить критерием поперечной остойчивости и на практике уже нельзя пользоваться метацентрической формулой остойчивости для малых углов крена.

Абсолютным количественным измерителем остойчивости судна при больших углах крена является восстанавливающий момент:

,

где - плечо восстанавливающего момента, м; - плечи остойчивости формы и веса, м.

Плечо является относительным измерителем остойчивости судна при больших углах крена. Его еще называют плечом статической остойчивости.

Для решения вопросов остойчивости на больших углах крена используют диаграмму статической остойчивости.

Диаграмма статической остойчивости (диаграмма Рида) и ее элементы

В 1870 году во время парусных гонок перевернулся и затонул почти со всей командой английский низкобортный башенный броненосец «Кептейн». Для этого корабля оказалось роковым соединение низкого надводного борта с развитым парусным вооружением. Под действием ветра, благодаря громадной парусности, корабль накренился на угол, при котором палуба начала входить в воду. Примечательно, что незадолго до гибели «Кептейна» Д.Э.Рид предложил диаграмму, позволяющую оценивать остойчивость судна при больших углах крена. Она-то и позволила объяснить причины гибели «Кептейна». С тех пор диаграмма Рида стала обязательной частью проектной документации.

<Диаграмма ><статической ><остойчивости ><выражает ><зависимость ><плеча ><статической ><остойчивости ><от ><угла ><крена ><(рис. ><3).>

Рис.3 – Характерные точки диаграммы статической остойчивости

<Диаграмму ><строят ><для ><конкретного ><судна. ><Она ><соответствует ><определенному ><>водоизмещению< ><и ><является ><важнейшим ><судовым ><документом, ><необходимым ><для ><оценки ><остойчивости. ><Каждое ><судно ><снабжается ><комплектом ><диаграмм ><статической ><остойчивости ><для ><наиболее ><часто ><>встречающихся< ><случаев ><загрузки.>

<Кривая ><диаграммы ><статической ><остойчивости ><имеет ><три ><характерные ><точки: ><точку ><О, ><определяющую ><положение ><устойчивого ><равновесия ><(><); ><точку ><, ><где ><плечо ><статической ><остойчивости ><и ><>восстанавливающий< ><момент ><имеют ><максимальные ><значения; ><точку >< ><заката ><диаграммы ><определяющую ><теоретически ><предельный ><угол ><крена ><><><.>

<При ><большом ><>разнообразии< ><диаграмм ><статической ><>остойчивости< ><они ><обладают ><не><которыми ><общими ><свойствами:>

1) <начальный ><участок ><>диаграммы<, ><как ><правило, ><>представляет< ><собой ><прямую ><линию ><и ><соответствует ><>метацентрической< ><формуле >< >остойчивости , где ;

2) <при ><малых ><углах ><крена ><зависимость ><между ><плечом ><статической ><ос><тойчивости ><и ><углом ><крена ><является ><линейной ><и ><изображается ><прямой ><линией;>

3) <восходящая ><часть ><кривой ><диаграммы ><статической ><остойчивости ><ха><рактеризует ><устойчивое ><положение ><равновесия ><судна, ><а ><нисходящая — ><неустойчивое. ><При ><всех ><углах ><крена, ><соответствующих ><расположению ><кривой ><над ><осью ><абсцисс, ><наклоненное ><судно ><вернется ><в ><>первоначальное< ><положение ><равновесия, ><т. ><е. ><будет ><остойчиво; ><и ><наоборот, ><при ><>углах< ><крена, ><соответствующих ><расположению ><кривой ><под ><осью ><абсцисс, ><судно ><неостойчиво;>

4) <ордината ><касательной, ><проведенной ><к ><диаграмме ><остойчивости ><в ><на­><чале ><координат, ><при ><абсциссе, ><равной ><1 ><рад ><(57,3°), ><определяет ><на ><>диаграмме< ><статической ><остойчивости ><поперечную ><метацентрическую ><>высоту< ><h, ><взятую ><в ><масштабе ><плеч ><остойчивости;>

5) <часть ><площади ><диаграммы ><статической ><остойчивости, ><>расположенная< ><слева ><от ><заданной ><ординаты, ><представляет ><в ><масштабе ><работу ><>восстанавливающего< ><момента, ><соответствующего ><этой ><ординате.>

<Наиболее ><характерны ><следующие ><типы ><диаграмм ><статической ><>остойчивости< ><современных ><судов ><(рис. 4><, ><а><—><г).>

Рис.4 – Типы диаграмм статической остойчивости

<Диаграммы I><, II>< ><имеют ><суда ><с ><положительной ><начальной ><>остойчивостью<, ><а III>< ><— ><с ><отрицательной.>

<Диаграмма I>< ><типична ><для ><судов ><с ><относительно ><малой ><метацентриче><ской ><высотой ><и ><большим ><надводным ><бортом. ><Диаграмма ><указывает ><на ><относительно ><малую ><остойчивость ><на ><начальных ><углах ><крена. ><Однако при больших наклонениях благодаря наличию высоких бортов значительно возрастают моменты инерции наклоненных ватерлиний, а следовательно, и плечи статической остойчивости.><>

Диаграмма II характерна для низкобортных сравнительно широких судов, имеющих большую метацентрическую высоту. Первый участок диаграммы круто поднимается вверх. Однако в связи с малым надводным бортом кромка палубы начинает входить в воду уже при небольших углах крена, и остойчивость судна с этого момента быстро уменьшается. Такие суда, обладая избыточной начальной остойчивостью, имеют резкую качку и недостаточную остойчивость на больших углах крена.

Диаграмма IV относится к судам с отрицательной начальной остойчивостью. Кривая диаграммы сначала уходит вниз, в область отрицательных ординат, что соответствует углу крена . Начиная с угла крена , плечи остойчивости становятся положительными. Суда могут иметь диаграмму типа IV при неправильном распределении грузов. Это относится прежде всего к лесовозам и контейнеровозам с большим количеством груза на палубе.

Соседние файлы в папке Cудовое конструирование