Проектирование судов

Таблица 7.4

Значения сомножителя Y в зависимости от категории судна

Если судно имеет скуловые кили, то расчетная амплитуда бортовой качки должна быть определена по формуле

в которой коэффициент K определяется в зависимости от аргумента

где zg – возвышение ЦТ судна над основной плоскостью; S1 – суммарная площадь скуловых килей;

d1 – расстояние, измеряемое по миделевому сечению – от ЦТ судна до середины высоты скулового киля;

L, B, T – соответственно длина, ширина и осадка судна. Коэффициент K имеет значения, приведенные в табл. 7.5

Если у судна брусковый киль, то расчетная амплитуда качки определяется так же, как и для скуловых килей, только аргумент qi будет таким:

81

где S2 – площадь боковой проекции брускового киля;

d2 – расстояние, измеренное по миделевому сечению – от ЦТ судна до середины высоты брускового киля.

Если же на судне установлены и скуловые и брусковый кили, то расчетная амплитуда определяется аналогично, но аргумент qi принимается в этом случае как сумма

q3 q1 q2 .

Расчетная амплитуда бортовой качки судна с острой скулой принимается равной 70 % от амплитуды, вычисленной по формуле (7.9).

Если расчетная амплитуда качки судна с круглой или острой скулой, найденная по формуле (7.10) или (7.11), будет больше угла крена n , при котором верхняя непрерывная палуба входит в воду,

то она должна быть принята с редукционным коэффициентом

m2 mm .

Коэффициент m в зависимости от отношения n имеет значе-

m

ния, приведенные в табл. 7.6.

Таблица 7.6

Значения коэффициента m в зависимости от отношения n

m

82

В расчетах метацентрическая высота принимается без учета поправок на свободные поверхности жидких грузов.

Если метацентрическая высота менее 0,3 м, то при расчетах m принимают равной h r a = 0,3 м. Если по расчетам амплитуда m получается меньше 10 , то следует принимать амплитуду m = 10 . На судах с успокоителями m принимают без учета их действия.

Расчетную величину m округляют до целых градусов. Фактичес-

ки расчетная амплитуда является амплитудой резонансной качки. Если на проектируемом судне в борту или в верхней палубе есть

отверстия без водонепроницаемых закрытий, а также в концевых переборках или палубах надстроек имеются отверстия, считывающиеся открытыми, то при построении диаграмм статической и динамической остойчивости их (диаграммы) необходимо доводить до углов, при которых эти отверстия будут входить в воду, то есть до θзал – угла заливаемости (рис. 7.4 и рис. 7.5).

Рис. 7.4. Схема для определения угла заливания θзал при крене судна на правый борт

В этом случае диаграммы остойчивости действительны до угла заливаемости, а при больших углах крена диаграммы недействительны и судно считается полностью утратившим остойчивость.

Дополнительные требования к диаграмме статической остойчивости и к начальной остойчивости сводятся к следующему: θmax должен быть не менее 30 ; θзал – не менее 60 (рис. 7.6).

83

Мв0

Рис. 7.5. Схема использования ДСО и ДДО при наклонении судна до угла заливания θзал

Мв0

Рис. 7.6. Схема определения углов θmax и θзак с помощью ДСО

Максимальное плечо статической остойчивости для судов длиной до 100 м должно быть не менее 0,25 м, а для судов длиной

свыше 100 м – не менее 0,20 м при крене не менее 30 . Начальная метацентрическая высота всех судов при всех вариантах нагрузки, с учетом свободных поверхностей жидких грузов должна быть положительной.

84

Опыт показывает, что большие суда остойчивости всегда удовлетворяют требованиям Норм.

Малые суда, особенно первой категории, требуют ряда конструктивных мероприятий для удовлетворения требования Норм остойчивости, и часто для них задачей номер 1 является прием твердого балласта.

7.4. Определение критерия погоды

Остойчивость по критерию погоды K считается достаточной, если площадь b на диаграмме статической остойчивости (работа восстанавливающего момента) больше или равна площади a (работы кренящего момента):

K ba 1,0.

При этом считается, что судно находится под действием ветра на постоянной скорости, направленного перпендикулярно к ДП, которому соответствует плечо ветрового кренящего момента, приложенного статически. Плечи этого момента вычисляются по формуле

где Pv – условное давление ветра, Па, определяемое следующим образом: Pv = 504 Па, для судов неограниченного плавания; Pv = 353 Па, для судов I ограниченного плавания; Pv = 252 Па, для судов II ограниченного плавания;

Sп – площадь парусности, м (площадь проекции надводной части судна на ДП);

zν – аппликата центра парусности, как геометрического ЦТ площади парусности, отсчитываемая от точки, соответствующей осадке на миделе, м;

D – водоизмещение судна, т;

g = 9,81 м/с2 – ускорение силы тяжести.

Схема определения площади и центра парусности приведена на рис. 7.7 и в табл. 7.7.

85

Для судов, плавающих в зимнее время, помимо основного варианта нагрузки, должна быть проверена остойчивость с учетом обледенения. При расчете обледенения следует учитывать изменение водоизмещения, возвышение ЦТ, площади парусности. Масса льда при проверке остойчивости для случая обледенения засчитывается в перегрузку и не включается в дедвейт судна.

Массу льда на квадратный метр общей поверхности открытых палуб следует принимать равной 30 кг.

Момент по высоте от этой нагрузки определяется по возвышениям ЦТ соответствующих участков палуб.

Массу льда на квадратный метр площади парусности следует принимать равной 15 кг. Площадь и возвышение ЦТ в этом случае определяется обычным образом.

Кроме ветра, действующего статически, судно подвергается действию шквального ветра с плечом кренящего момента lw2:

Для определения площадей а и b необходимо построить диаграмму статической остойчивости. При отсутствии теоретического чертежа ее можно построить приближенным способом по методу В.Г. Власова – С.Н. Благовещенского плечо статической остойчивости l определяется так:

где zc0 , zc90 , yc90 – координаты центра величины судна в начальном

положении и при его наклонении на 90°;

r0 , r90 – малые метацентрические радиусы для судна в прямом и наклоненном на 90° положениях;

fi – вспомогательные функции в зависимости от угла крена θ, приведенные в табл. 7.14;

87

H1 – приведенная высота борта с учетом непроницаемой части надстроек. Если надстройка проницаемая, то H1 = H.

Расчет плеч статической остойчивости l и динамической остойчивости d приведен в табл. 7.14.

По результатам расчетов строится диаграмма статической остойчивости (рис. 7.8).

Рис. 7.8. Диаграмма статической остойчивости

Считается, что судно подвергается действию статического ветра с плечом кренящего момента lw1.

От статического угла крена θо, вызванного постоянным ветром

иопределяемого как точка пересечения горизонтальной линии lw1

икривой плеч статической остойчивости под действием волн, судно

88

кренится на наветренный борт на угол θ1, равный амплитуде бортовой качки.

Угол крена при бортовой качке определяется по формуле

где k – коэффициент, учитывающий влияние скуловых килей, принимаемый в соответствии с табл. 7.9;

АК – площадь скуловых килей, м2;

X1 – безразмерный множитель, определяемый в зависимости от отношения TB (по табл. 7.10);

X2 – безразмерный множитель, принимаемый в зависимости от коэффициента общей полноты по табл. 7.11;

r – параметр, равный

r 0,73 0,6 zg T .

T

Значение r не должно приниматься большее единицы; S – безразмерный множитель, определяемый в зависимости от района плавания и периода качки судна по табл. 7.12. Промежуточные значения величин в табл. 7.9 – 7.12 определяются линейной интерполяцией.

89