4. Выбор курса и скорости хода судна в штормовых условиях.

4.1. Определение периодов собственных колебаний судна на тихой воде.

Наиболее неблагоприятные условия при штормовом плавании на­ступают для судна в том случае, если периоды собственных колебаний при бортовой или килевой качке лежат в пределах 0,7.....1,3 кажущегося пе­риода волны.

Период свободных колебаний судна при бортовой качке прибли­женно вычисляется по «капитанской» формуле, которая впервые предло­жена У. Ховгардом.

T_θ =

где с - 0,74....0,86 - эмпирический коэффициент, зависящий от типа судна и состояния его загрузки; В - ширина судна, м.

Период собственных колебаний при бортовой качке для судов сме­танного плавания, указанных в первом и во втором вариантах задания, может быть определен по формуле:

T_θ = = =5,48 с

где h₁ - начальная метацентрическая высота, которая соответствует рас­сматриваемому состоянию загрузки судна (без палубного груза); m₁ – коэффициент, определяемый по табл. 3.4.1. в функции величины

∙ = ∙ =0,86

значит , m₁ =0,66

Период килевой качки судна можно рассчитать по формуле:

T_Ψ=2∙π∙ ≈ 2∙π∙ =2∙3,13∙ =4,48 c

Главный момент инерции массы судна I_Y в т∙м² относительно попе­речной оси OY определяется из выражения:

I_Y = 0,07∙α∙(Р₁/g )∙L² = 0,07∙0,862∙(23273/9,8)∙92² = 1212850,5 т∙м²

где α - коэффициент полноты площади действующей ватерлинии, а g = 9,8 - ускорение силы тяжести м/с².

Продольная метацентрическая высота в метрах может быть подсчитана по формуле:

H_Ψ= = =203,18 м

где m_Δ - момент, дифферентующий на 1 см.

4.2. Определение резонансных зон бортовой и килевой качки

Вынужденное изменение курса судна и режима работы главных дви­гателей для уменьшения воздействия шторма обычно выполняют так, что­бы избежать совпадения кажущегося периода волны и периода собствен­ных колебаний судна.

Использование универсальной номограммы качки Макова позволяет определить наиболее неблагоприятные курсовые углы судна к волне и его скорость.

Угол φ определяется по заданному истинному курсу судна и на­правлению, откуда приходят волны.

Относительная потеря скорости судна на волнении опре­деляется по таблице или по графику Приложения 4 в зависимости от кур­сового угла и отношения высоты волны 3% - обеспеченности к длине суд­на между перпендикулярами L.

Истинный курс 0°

Направление волн NW

Высота волны 3 м

Курсовой угол φ = 45°

V₁ = 5,44 м/с =10,28 узлов; h_3%= 3 м; Н_Ф = 40 м

Относительная потеря скорости на волнении V_s/V₁= 0,575

Следовательно, V_s= 5,911 узлов

Судно не попадает в резонансную зону, скорость и курс менять не нужно.

5. Приближенная оценка общей прочности судна при различных условиях его загрузки.

5.1. Приближенное определение величины изгибающих моментов, действующих на корпус судна

Для приближенного определения величины изгибающего момента может быть использована «Методика приближенного определения изги­бающего момента на тихой воде», изложенная в Приложении I Правил Регистра СССР 1970 года. Однако, вследствие специфики архитектурно-конструктивных типов судов смешанного плавания, расчет изгибающих моментов по этой методике целесообразно вести по следующей схеме, учитывающей рекомендации работы.

Вычисление изгибающих моментов на тихой воде

исходные данные: длина судна L = 92 м;

погрузка одним краном. Порядок 1 – 2 – 3

	Статья нагрузки		Pi , кН		Mi= Ki Pi L, кНм
	1		2	3	4
	Вес судна порожнем без главной силовой уста­новки, но с валопроводом и винтами		P1 = 8470	K1 = 0,278	М1 =0,5 K1 P1L = 0,5∙0,278∙8470∙92 = 108314,36
	Вес машинной установ­ки с оборудованием МО, но без валопровода и винтов		P2 = 780	K2 = 0,945	М2 =0,5 K2 Р2 L = 33906,6
	Веса, входящие в дед­вейт		Pi, кН	Отстояние от миделя |Хi|, м	Pi|Хi|, кНм
	Первый этап
	Загружен трюм № 1 Судовые запасы Команда и снабжение Итого дедвейт Водоизмещение с грузом в одном трюме МТВГ=М1+М2+М3 –М4= =88379,21 кНм		РТР1 = 6178 РЗ = 1112 РК = 101 ∑ Pi =7391 D = P1+P2+∑ Pi =16641	|26,94| |- 30,3| |- 14,3| К4 = 0,101	166435,32 33693,6 1444,3 ∑ Pi|Хi| = 201573,22 М3 = 0,5∑ Pi|Хi|= = 100786,61 М4=К4DL= 154628
	Второй этап
	Загружен трюм № 1 Загружен трюм № 2 Судовые запасы Команда и снабжение Итого дедвейт Водоизмещение с грузом в двух трюмах МТВГ=38503,92 кНм		РТР1 = 6178 РТР2 = 7453 РЗ = 1112 РК = 101 ∑ Pi =14844 D =24094	|26,94| |5,20| |- 30,3| |- 14,3| К4 = 0,101	166435,32 38755,6 33693,6 1444,3 ∑ Pi|Хi| =240328,82 М3 =120164,41 М4=223881,45
	Третий этап
	Загружен трюм № 1 Загружен трюм № 2 Загружен трюм № 3 Судовые запасы Команда и снабжение Итого дедвейт Водоизмещение с грузом в трех трюмах МТВГ=30775,18 кНм	РТР1 = 6178 РТР2 = 7453 РТР3 = 5982 РЗ = 1112 РК = 101 ∑ Pi =20826 D =30076		|26,94| |5,20| |-16,0| |- 30,3| |- 14,3| К4 = 0,101	166435,32 38755,6 95712 33693,6 1444,3 ∑ Pi|Хi| =336040,82 М3 =168020,41 М4=279466,19
	Расчет балластировки судна
	Судно порожнем Судовые запасы Команда и снабжение Груз в трюме № 1 Груз в трюме № 2 Груз в трюме № 3 Итого	9250 1112 101 6178 7453 5982 30076		- 8,3 -30,3 - 14,3 26,94 5,20 -16,0	-76775 -33693,6 -1444,3 166435,32 -38755,6 -95712 -79945,18
ТК =2,6 и ТН =3,8 – такая погрузка является неблагоприятной, т.к. судно имеет слишком большой дифферент на нос. Нужно принять балласт в кормовые балластные цистерны.
Загружен трюм № 1 Загружен трюм № 2 Загружен трюм № 3 Принят балласт (цистерны № 6,7,8,9) Судовые запасы Команда и снабжение Итого дедвейт Водоизмещение с грузом в трех трюмах МТВ= 31833 кНм		РТР1 = 6178 РТР2 = 7453 РТР3 = 5982 РБ = 4924 РЗ = 1112 РК = 101 ∑ Pi = 25840 D = 35090		|26,94| |5,20| |-16,0| |-30,3| |- 14,3| К4 = 0,101	166435,32 38755,6 95712 95300 33693,6 1444,3 ∑ Pi|Хi| = 431339 М3 = 215669,5 М4=326056,28

При принятом балласте осадка судна такова: Т_К = 3,9 м и Т_Н = 3,5.

М^MAX_ТВГ=88379,21 кНм и М_ТВ=31833 кНм положительны, следовательно судно подвергается перегибу.