Задачник по ТУС

Задачей спрямления является восстановление начальной остойчивости, путем увеличения поперечной метацентрической высоты до > 0, что одновременно уменьшит крен, а затем приложение спрямляющего поперечного момента, отвечающего условию спр = 0кр, для полной ликвидации крена. Недопустимым и опасным действием будет являться приложение спрямляющего поперечного момента, отвечающего условию спр > 0кр.

5. Затопление несимметричное относительно диаметральной плоскости (рис. 6.9), поперечная метацентрическая высота отрицательна < 0.

Рис 6.9 Пятый типовой случай условной схемы затопления

Причем несимметрия привела к появлению начального кренящего момента0кр ≠ 0, направленного на противоположный борт, нежели от отрицательной начальной остойчивости. Коэффицент поперечной остойчивости данного судна также будет отрицательным < 0. Типовая диаграмма статической остойчивости при данном случае затопления изобразится на (рис. 6.10).

Так как этот случай является наиболее опасным с точки зрения возможности переваливания судна, которое может произойти при восстановлении его начальной остойчивости, следовательно, задачей спрямления является ее восстановление, путем увеличения поперечной метацентрической высоты до > 0. А для избежания переваливания судна при восстановлении его начальной остойчивости, необходимо удерживать поврежденное судно, которое плавает с креном на один из бортов, путем приложения обеспечивающего поперечного момента об. Этот момент должен быть направлен на тот же борт, что и возникший от несимметрии затопления крен. И только после восстановления положительной начальной остойчивости

120

поврежденного судна, занимаются ликвидацией крена путем уменьшения поперечного обеспечивающего момента, отвечающего условию об = 0кр.

Рис. 6.10 Диаграмма статической остойчивости пятого типового случая

Недопустимым и опасным действием будет являться восстановление начальной остойчивости без приложения поперечного обеспечивающего момента об, или приложение спрямляющего поперечного момента спр.

Если же для поврежденного судна в дополнение к поперечнному спрямлению, необходимо применить и продольное, тогда в процессе его проведения необходимо стремиться к уменьшению дифферента, с целью улучшения условий использования его технических средств, восстановлению ходовых и маневренных качеств судна и увеличению запаса остойчивости. Продольное спрямление, безусловно, необходимо проводить, если возникает угроза ухода в воду открытой палубы в оконечностях судна.

6.9 Примеры решения задач

Задача №1. Найти объем гр и коэффициент проницаемости груза гр в отсеке для судна, если известно: масса груза mгр = 453 т, удельный погрузочный объем гр = 0,63 м3/т, при плотности груза гр = 2,32 т/м3.

Решение: По формуле (6.8) находим объем груза

гр = гр ∙ mгр = 0,63 ∙ 453 = 285,4 м3.

Затем из формулы (6.9) определяем коэффициент проницаемости груза

121

Задача №2. Рассчитать объемы груза гр и воды в, влившейся в отсек для судна, если известно: объем отсека по уровень затопления = 2900 м3, и перевозится горох массой mгр = 1011 т. Удельный погрузочный объем гр и плотность груза гр выбирать по (табл. Д.1 приложения Д).

Решение: Из (табл. Д.1 приложения Д) для перевозимого груза выбираем удельный погрузочный объем гр = 1,55 м3/т, и плотность гр = 1,43 т/м3.

Затем по формулам (6.8), (6.12) находим объемы груза и воды, влившейся в отсек

гр = гр ∙ mгр = 1,55 ∙ 1011 = 1567,1 м3,

Удельный погрузочный объем гр и плотность груза гр выбирать по (табл. Д.1 приложения Д).

Решение: Из (табл. Д.1 приложения Д) для перевозимого груза выбираем удельный погрузочный объем гр = 1,15 м3/т, и плотность гр = 2,04 т/м3.

объем отсека по уровень затопления = 2003 м3, удельный погрузочный объем

122

гр = 1,10 м3/т, коэффициент проницаемости груза гр = 0,39 при плотности забортной воды = 1,019 т/м3.

Решение: По формуле (6.8) находим объем груза

гр = гр ∙ mгр = 1,10 ∙ 989 = 1087,9 м3.

Затем по формулам (6.10), (6.15) определяем коэффициент проницаемости отсека и условную плотность

ус = от ∙ = 0,669 ∙ 1,019 = 0,682 т/м3.

Задача №5. Найти изменение средней осадки ср и дифферента после затопления отсека для судна, если известно: средняя осадка ср = 8,00 м, условная плотность ус = 0,768 т/м3, масса влившейся в отсек воды mв = 415 т, изменение статического момента инерции = 68,0 тм, при площади затопленного отсека от = 388,0 м2. Число тонн и момент дифферентующийдиф на 1 сантиметр осадки выбирать по (табл. Д.2 приложения Д).

Решение: Из (табл. Д.2 приложения Д) для заданной средней осадки определяем значения числа тонн = 23,54 т/см, и момента дифферентующего на 1 сантиметр осадки диф = 194,6 тм/см.

Затем по формулам (6.30), (6.31) находим изменения средней осадки и дифферента

123

6.10 Условия задач

6.1. Найти коэффициенты проницаемости груза гр и отсека от судна, если

отсеке для судна, если известно: масса груза mгр = 342 т, удельный погрузочный объем гр = 0,57 м3/т, при плотности груза гр = 2,64 т/м3.

6.3. Вычислить массу mгр и коэффициент проницаемости груза гр в отсеке для судна, если известно: объем груза гр = 98 м3, удельный погрузочный объем гр = 1,30 м3/т, при плотности груза гр = 1,40 т/м3.

6.4. Рассчитать объемы груза гр и воды в, влившейся в отсек для судна, если известно: объем отсека по уровень затопления = 5000 м3, и перевозится бурый железняк массой mгр = 3455 т. Удельный погрузочный объем гр и плотность груза гр выбирать по (табл. Д.1 приложения Д).

6.5. Найти объемы груза гр и воды в, влившейся в отсек для судна, если известно: объем отсека по уровень затопления = 4000 м3, и перевозится каменный уголь массой mгр = 2455 т. Удельный погрузочный объем гр и плотность груза гр выбирать по (табл. Д.1 приложения Д).

6.6. Вычислить объемы груза гр и воды в, влившейся в отсек для судна, если известно: объем отсека по уровень затопления = 3000 м3, и перевозится овес массой mгр = 453 т. Удельный погрузочный объем гр и плотность грузагр выбирать по (табл. Д.1 приложения Д).

6.7. Рассчитать объемы груза гр и воды в, влившейся в отсек для судна, если известно: объем отсека по уровень затопления = 2000 м3, и перевозится чугун в чушках массой mгр = 1455 т. Удельный погрузочный объем гр и плотность груза гр выбирать по (табл. Д.1 приложения Д).

6.8. Определить объемы груза гр и воды в, влившейся в отсек для судна, если известно: объем отсека по уровень затопления = 1000 м3, и перевозится сталь прутковая массой mгр = 956 т. Удельный погрузочный объем гр и плотность груза гр выбирать по (табл. Д.1 приложения Д).

6.9. Найти объемы груза гр и воды в, влившейся в отсек для судна, если известно: объем отсека по уровень затопления = 2500 м3, и перевозится пробка массой mгр = 150 т. Удельный погрузочный объем гр и плотность грузагр выбирать по (табл. Д.1 приложения Д).

6.10. Рассчитать объемы груза гр и воды в, влившейся в отсек для судна, если известно: объем отсека по уровень затопления = 3500 м3, и перевозится целлюлоза массой mгр = 1111 т. Удельный погрузочный объем гр и плотность груза гр выбирать по (табл. Д.1 приложения Д).

124

6.11. Определить объемы груза гр и воды в, влившейся в отсек для судна, если известно: объем отсека по уровень затопления = 4500 м3, и перевозится чай массой mгр = 1233 т. Удельный погрузочный объем гр и плотность грузагр выбирать по (табл. Д.1 приложения Д).

6.12. Вычислить объемы груза гр и воды в, влившейся в отсек для судна, если известно: объем отсека по уровень затопления = 3800 м3, и перевозятся яблоки массой mгр = 2111 т. Удельный погрузочный объем гр и плотность груза гр выбирать по (табл. Д.1 приложения Д).

6.13. Найти объемы груза гр и воды в, влившейся в отсек для судна, если известно: объем отсека по уровень затопления = 2800 м3, и перевозится цемент массой mгр = 966 т. Удельный погрузочный объем гр и плотность грузагр выбирать по (табл. Д.1 приложения Д).

6.14. Определить объемы груза гр и воды в, влившейся в отсек для судна, если известно: объем отсека по уровень затопления = 1800 м3, и перевозится кофе массой mгр = 444 т. Удельный погрузочный объем гр и плотность грузагр выбирать по (табл. Д.1 приложения Д).

6.15. Вычислить объемы груза гр и воды в, влившейся в отсек для судна, если известно: объем отсека по уровень затопления = 3300 м3, и перевозится стальной трос массой mгр = 2222 т. Удельный погрузочный объем гр и плотность груза гр выбирать по (табл. Д.1 приложения Д).

6.16. Рассчитать объемы груза гр и воды в, влившейся в отсек для судна, если известно: объем отсека по уровень затопления = 4400 м3, и перевозится кабель в барабанах массой mгр = 1863 т. Удельный погрузочный объем гр и плотность груза гр выбирать по (табл. Д.1 приложения Д).

6.17. Найти массу груза mгр и объем воды в, влившейся в отсек для судна, если известно: объем отсека по уровень затопления = 5400 м3, и перевозится асбест объемом гр = 3333 м3. Удельный погрузочный объем гр и плотность груза гр выбирать по (табл. Д.1 приложения Д).

6.18. Вычислить массу груза mгр и объем воды в, влившейся в отсек для судна, если известно: объем отсека по уровень затопления = 2900 м3, и перевозится катанка в бухтах объемом гр = 1299 м3. Удельный погрузочный объем гр и плотность груза гр выбирать по (табл. Д.1 приложения Д).

6.19. Рассчитать массу груза mгр и объем воды в, влившейся в отсек для судна, если известно: объем отсека по уровень затопления = 3600 м3, и перевозятся сухофрукты объемом гр = 2266 м3. Удельный погрузочный объемгр и плотность груза гр выбирать по (табл. Д.1 приложения Д).

6.20. Определить массу груза mгр и объем воды в, влившейся в отсек для судна, если известно: объем отсека по уровень затопления = 6600 м3, и перевозится агломерат коричневый объемом гр = 1055 м3. Удельный

125

погрузочный объем гр и плотность груза гр выбирать по (табл. Д.1 приложения Д).

6.21. Найти коэффициент проницаемости отсека от и условную плотностьус для судна, если известно: объемы груза гр = 873 м3, и отсека по уровень затопления =1670 м3, коэффициент проницаемости груза гр = 0,14 при плотности забортной воды = 1,025 т/м3.

6.22. Рассчитать коэффициент проницаемости отсека от и условную плотность ус для судна, если известно: масса груза mгр = 389 т, объем отсека по уровень затопления = 1790 м3, удельный погрузочный объе гр = 0,77 м3/т,

6.27. Определить поправку к поперечной метацентрической высоте и угол крена для судна после затопления отсека, если известно: условная плотность ус = 0,606 т/м3, момент инерции свободной поверхности жидкости= 135,0 м4, весовое водоизмещение судна порожнем ∆0 = 3314 т, дедвейт= 4000 т, масса, влившейся в отсек воды mв = 400 т, весовое водоизмещение ∆ = 7314 т, поперечная метацентрическая высота = 0,98 м, угол крена до затопления 0 = 1,0°, изменение статического момента инерции= 139,0 тм, и поправка к поперечной метацентрической высоте на массу влившейся воды в = 0,15 м.

6.28. Рассчитать поправку к поперечной метацентрической высоте и угол крена для судна после затопления отсека, если известно: условная плотность ус = 0,309 т/м3, момент инерции свободной поверхности жидкости= 404,0 м4, весовое водоизмещение судна порожнем ∆0 = 3954 т, дедвейт

126

= 3000 т, масса, влившейся в отсек воды mв = 500 т, весовое водоизмещение ∆ = 6954 т, поперечная метацентрическая высота = 1,01 м, угол крена до затопления 0 = 0,5°, изменение статического момента инерции= 150,0 тм, и поправка к поперечной метацентрической высоте на массу влившейся воды в = 0,09 м.

6.29. Найти поправку к поперечной метацентрической высоте и угол крена для судна после затопления отсека, если известно: условная плотность

= 5000 т, масса, влившейся в отсек воды mв = 950 т, весовое водоизмещение ∆ = 9153 т, поперечная метацентрическая высота = 0,45 м, угол крена до затопления 0 = 1,5°, изменение статического момента инерции= 190,0 тм, и поправка к поперечной метацентрической высоте на массу влившейся воды в = 0,13 м.

6.30. Определить поправку к поперечной метацентрической высоте и угол крена для судна после затопления отсека, если известно: условная плотность ус = 0,888 т/м3, момент инерции свободной поверхности жидкости= 613,0 м4, весовое водоизмещение порожнем ∆0 = 1219 т, дедвейт= 1000 т, масса, влившейся в отсек воды mв = 200 т, весовое водоизмещение ∆ = 2219 т, поперечная метацентрическая высота = 0,33 м, угол крена до затопления 0 = 0,2°, изменение статического момента инерции= 86,0 тм, и поправка к поперечной метацентрической высоте на массу влившейся воды в = 0,03 м.

6.31. Рассчитать поправку к поперечной метацентрической высоте и угол крена для судна после затопления отсека, если известно: условная плотность ус = 0,563 т/м3, момент инерции свободной поверхности жидкости= 88,0 м4, весовое водоизмещение порожнем ∆0 = 914 т, дедвейт = 500 т, масса, влившейся в отсек воды mв = 93 т, весовое водоизмещение ∆ = 1414 т, поперечная метацентрическая высота = 0,55 м, угол крена до затопления0 = 0,1°, изменение статического момента инерции = 98,0 тм, и поправка к поперечной метацентрической высоте на массу, влившейся воды в = 0,05 м.

6.32. Вычислить изменение средней осадки ср и дифферента после затопления отсека для судна, если известно: осадки носом н = 6,20 м и кормойк = 7,20 м, условная плотность ус = 0,731 т/м3, масса, влившейся в отсек воды mв = 111 т, изменение статического момента инерции = - 53,0 тм, при площади затопленного отсека от = 293,0 м2. Число тонн и момент, дифферентующий диф на 1 сантиметр осадки выбирать по (табл. Д.2 приложения Д).

6.33. Найти изменение средней осадки ср и дифферента после затопления отсека для судна, если известно: средняя осадка ср = 9,00 м, условная плотность ус = 0,814 т/м3, масса, влившейся в отсек воды mв = 222 т, изменение статического момента инерции = 48,0 тм, при площади

127

затопленного отсека от = 208,0 м2. Число тонн и момент, дифферентующийдиф на 1 сантиметр осадки выбирать по (табл. Д.2 приложения Д).

6.34. Рассчитать изменение средней осадки ср и дифферента после затопления отсека для судна, если известно: дифферент = - 0,90 м, осадка кормой к = 6,20 м, условная плотность ус = 0,690 т/м3, масса, влившейся в отсек воды mв = 302 т, изменение статического момента инерции = -108,0 тм, при площади затопленного отсека от = 309,0 м2. Число тонн и момент, дифферентующий диф на 1 сантиметр осадки выбирать по (табл. Д.2 приложения Д).

6.35. Вычислить изменение средней осадки ср и дифферента после затопления отсека для судна, если известно: дифферент = 0,20 м, осадка

момент, дифферентующий диф на 1 сантиметр осадки выбирать по (табл. Д.2 приложения Д).

128

ГЛАВА 7 ПРОЧНОСТЬ КОРПУСА СУДНА

7.1 Понятие общей прочности. Силы и моменты, действующие на корпус судна

С точки зрения строительной механики корпус судна представляет собой пустотелую коробчатую балку переменного по длине сечения, образованную перекрытиями борта, днища и верхней палубой, и подкрепленную изнутри поперечными и продольными переборками, платформами и палубами, лежащую на упругом основании, и уравновешивающую действующие на нее нагрузки.

Нагрузками для корпуса судна являются силы тяжести корпуса, оборудования, устройств, запасов, грузов и снабжения, силы гидростатического давления воды, инерционные силы при качке, удары волн о корпус и т.д.

Постоянные силы, действующие на судно, в целом, взаимно уравновешиваются (силы тяжести и силы поддержания), но они распределены неодинаково по длине судна. Поэтому в пределах каждого ограниченного участка длины преобладают те или иные силы. Из-за этого возникает деформирующая корпус судна нагрузка, приводящая к появлению перерезывающих сил (стремящихся сместить одну часть корпуса относительно другой) и изгибающих моментов, стремящихся переломить корпус судна.

Поэтому корпус деформируется как балка, получая прогиб или перегиб. Прочностью называется способность судна воспринимать действующие

нагрузки без разрушений и остаточных деформаций.

Прочность балки-корпуса называется общей прочностью и нормируется Правилами Регистра судоходства.

Корпус судна должен обладать достаточной общей продольной и поперечной прочностью, а отдельные его части должны безопасно выдерживать действующие на них местные усилия.

Контроль за обеспечением общей и местной прочности судна в рейсе ведут капитан и его помощники.

При заданном водоизмещении корпус судна разбивают по длине на 20 шпаций.

Практически расчет общей прочности судна на тихой воде состоит в следующем: строят ступенчатую эпюру сил веса m( ) (рис. 7.1. а) считая, что на протяжении каждой из 20-ти теоретических шпаций интенсивность сил веса постоянна, эпюра веса имеет ступенчатый характер, а площадь прямоугольника на каждой шпации дает вес всего, в пределах этой шпации.

Эпюра сил поддержания ∙ ( ) задается строевой по шпангоутам, которая заменяется ступенчатой кривой, равновеликой по площади строевой по шпангоутам и постоянной интенсивности в пределах каждой шпации (см. рис.

7.1. б).

Наложением эпюр сил веса и плавучести получают эпюру нагрузки ( ) (рис. 7.1. в), дающую распределение нагрузки в пределах каждой шпации.

129