Добавил:

Leshy Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Нижегородский Государственный Технический Университет им. Р.Е. Алексеева

Предмет:

Основы кораблестроения

Файл:

Выбор основных характеристик морских транспортных судов

.pdf

Скачиваний:

511

Добавлен:

14.07.2019

Размер:

15 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 236 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 > Следующая >>>

7. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОСТОЙЧИВОСТИ ПРОЕКТИРУЕМОГО СУДНА

На начальных стадиях разработки проекта судна вопросы, связанные с его остойчивостью*) относят к наиболее важным. Как известно, основное влияние на остойчивость оказывают отношение главных размерений В/Т, Н/Т, а также формы , . Выбрав в первом приближении эти параметры такими же как у прототипа, мы освобождены от грубых промахов в отношении остойчивости. Однако, распределение нагрузки по высоте судна может отличаться от прототипа, да и сами отношения главных размерений и коэффициентов формы могут быть другими. Поэтому уже в начальных стадиях проектирования необходимо проверить обеспечение остойчивости как при малых, так и при больших наклонениях.

Остойчивость судна проверяется для различных случаев нагрузки, в частности для грузового судна:

судно в полном грузу при отходе, с равномерно распределенным во всех грузовых помещениях грузом, а также с полными запасами и топливом;

судно в полном грузу при приходе с равномерно распределенным во всех грузовых помещениях грузом и с 10% оставшихся запасов и топлива;

судно в балласте при отходе без груза, но с полными запасами и топливом;

судно в балласте при переходе без груза и с 10% остающихся запасов и топлива.

Если грузовое судно перевозит палубные грузы (лесовозы, контейнеровозы) необходимо учитывать груз, перевозимый на палубе.

В курсовом проекте допускается расчет остойчивости проводить для одного случая нагрузки - судно в полном грузу с полными запасами и топливом.

При наихудших, в отношении остойчивости, вариантах нагрузки необходимо, чтобы выполнялись следующие требования:

начальная, исправленная на влияние жидких грузов, метацентрическая высота должна быть не менее регламентируемого «Правилами» значения;

судно должно не опрокидываясь противостоять одновременному действию динамически приложенного давления ветра и бортовой качки;

числовые значения параметров диаграммы статической остойчивости и исправленной (на влияние жидких грузов) метацентрической высоты должны быть не ниже требуемых «Правилами»;

остойчивость судов разных типов должна удовлетворять дополнительным требова-

ниям.

____________________________

* Остойчивость – способность судна, выведенного внешним воздействием из положения равновесия, возвращаться в него после прекращения этого воздействия.

7.1.Определение начальной метацентрической высоты

Вначальных стадиях проектирования, когда известны основные элементы судна, но еще нет теоретического чертежа, возможна следующая последовательность определения начальной метацентрической высоты.

Записывается уравнение остойчивости в виде принятом в теории проектирования

судов

h ,	B2		, T z		,					(7.1)
h ,		2	, T z	g	,					(7.1)
1	T	2		g
	T
где h – начальная метацентрическая высота без учета влияния жидких грузов,
1 , – функция, которую приближенно можно представить в виде							1( , )			2	;
1 , – функция, которую приближенно можно представить в виде							1( , )				;
									11,4
2 , – функция, определяемая по приближенному выражению						2 ,			0,5
2 , – функция, определяемая по приближенному выражению						2 ,		0,5		;

zg – аппликата центра тяжести (ЦТ) судна, определяется по формуле (5.3) по укрупненным разделам нагрузки с использованием разработанной ранее схеме общего расположения.

Во всех случаях исправленное значение метацентрической высоты на влияние свободных поверхностей жидкости должно быть не менее 0,15м.

7.2. 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 (работа кренящего момента):

К 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, м

lw	Pv Sп zv	,	(7.2)
	1000gD
1

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, м2 (площадь

проекции надводной части судна на ДП), zv – 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.

Схема определения площади и центра парусности приведена на рис. 7.1 и в табл. 7.1.

Рис. 7.1. К определению площади и центра парусности

(S1 - S8 – площади проекций боковых поверхностей судна на ДП)

				Т а б л и ц а 7.1
	Определение площади и центра парусности

№	Наименование	Площадь	Отстояние от	Статический
п/п		Si , м2	условной оси	момент
			zi, м	Si zi, м3
1	Надводный корпус	S1	z1	S1 z1
2	Бак	S2	z2	S2 z2
3	Надстройка 1-го яруса	S2	z2	S2 z2
3	Надстройка 1-го яруса
4	Надстройка 2-го яруса	S3	z3	S3 z3
	Надстройка 2-го яруса
5	Рубка	S4	z4	S4 z4
6	Рубка	S5	z5	S5 z5
6
7	Труба
	Труба
		S6	z6	S6 z6
8	Контейнеры 1-го яруса	S6	z6	S6 z6
8
	Контейнеры 2-го яруса	S7	z7	S7 z7
		S8	z8	S8 z8

	Суммы	Si	-----	Si zi
		Si	-----	Si zi

В площадь парусности должны быть зачислены проекции всех сплошных надстроек и рубок на диаметральную плоскость, проекции мачт, шлюпок, палубных механизмов, а также проекции боковых поверхностей всех грузов, перевозки которых предусматриваются проектом (лес, контейнеры и т.д.).

Парусность не сплошных поверхностей (лееров, рангоутов и т.д.) рекомендуется учитывать путем увеличения площади парусности на 5% и статического момента площади парусности на 10%.

Окончательно:

11, Si zi

Sп 1,05 Si ,	zп	i	.	(7.3)
		1,05 Si
i

Для судов, плавающих в зимнее время, помимо основного варианта нагрузки должна быть проверена остойчивость с учетом обледенения. При расчете обледенения

где zc0, zc90, yc90

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 15кг. Площадь и возвышение ЦТ в этом случае определяется обычным образом.

Кроме ветра, действующего статически, судно подвергается действию шквального

ветра с плечом кренящего момента lw	, м:
	2
	l	w		1,5lw .	(7.4)
		w	2	1
			2

Для определения площадей a 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:

l zc90 zc0 f1 yc90 f 2 r0 f 3 r90 f 4 zg zc0 sin ,

(7.5)

- координаты центра величины судна в начальном положении и при его наклонении на 90о; r0, r90 - малые метацентрические радиусы для судна в прямом и наклоненном на 90о положениях; fi ( ) - вспомогательные функции в зависимости от угла кре-

на , приведенные в табл. 7.3;

0,70 z

; y

;

0,5

1 0,96

B ;

c90

11,4

; z

0,64 1 1,03

;

c90

Н1 - приведенная высота борта с учетом непроницаемой части надстроек. Если надстройка проницаемая, то Н1=Н.

Расчет плеч статической остойчивости l и динамической остойчивости d удобно вести в табл. 7.2.

По результатам расчетов строится диаграмма статической остойчивости (рис. 7.2). Считается, что судно подвергается действию статического ветра с плечом креня-

щего момента lw1 *).

______________________________________________

* Угол 0 от статического действия ветра должен быть ограничен углом 160 или 0,8 от угла, при котором палуба погружается в воду. Если при нанесении на диаграмму остойчивости величины lw1 приводят к большим углам 0 , то надо воспользоваться приведенными рекомендациями.

От статического угла крена 0 , вызванного постоянным ветром и определяемого как точка пересечения горизонтальной линии lw1 и кривой плеч статической остойчивости под действием волн, судно кренится на наветренный борт на угол 1 , равный амплитуде бортовой качки.

Рис. 7.2.Диаграмма статической остойчивости

Угол крена при бортовой качке определяется по формуле:


1 109kX1 X 2 rS , град,			(7.6)

где k – коэффициент, учитывающий влияние скуловых килей, принимаемый в соответствии с табл. 7.3; Ак – площадь скуловых килей, м2; X1 – безразмерный множитель, опре-

деляемый в зависимости от отношения В Т по табл. 7.4; X2 – безразмерный множитель,

принимаемый в зависимости от коэффициента общей полноты по табл. 7.5; r – параметр,
равный r 0,73	0,6 zg	T
			. Значение r не должно приниматься больше единицы; S –
	T

безразмерный множитель, определяемый в зависимости от района плавания и периода качки судна по табл. 7.6. Промежуточные значения величин в табл. 7.3…7.6 определяются линейной интерполяцией.

Т а б л и ц а 7.2

Расчет плеч статической и динамической остойчивости

Углы		Функции углов крена					Произведения						Плечо	Инте-	Плечо
крена										lф=		lв=	статиче-	граль-	динами
, град										= 6 7	sin	=(zg-	ской	ныесум	ческой
										[8] [9]		-zc0)×	остойчи-	мы,	остойчи-
												×sin	вости		вости
													вости	*l ,	вости
													l= lф - lв,	*l ,

	f1( )		f2( )	f3( )	f4( )	zc90 zc0 f1	yc90 f2	r0 f 3	r90 f4	м		м	м	м	d		14
															d	2	14
																2
																,
																м
1	2		3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14		15
0	0		0	0	0	0	0	0	0	0	0		0	0		0
10	-0,036		0,050	0,151	0,010						0,174		l0	0+l0
20	-0,241		0,337	0,184	0,062						0,342		l1	0+l0+l0+l
30	-0,556		0,840	0,081	0,135						0,500		l2	1
40	-0,722		1,279	-0,069	0,155						0,643
50	-0,513		1,365	-0,155	0,069						0,766
60	0,026		1,056	-0,135	-0,081						0,866
70	0,603		0,583	-0,062	-0,184						0,940
80	0,935		0,210	-0,010	-0,151						0,985
90	1,00		0	0	0						1,000

																								Т а б л и ц а 7.3
												Коэффициент k

	Ак	100 ,%		0			1,0		1,5				2,0						2,5		3,0	3,5					4,0
	Ак																										и более
	LB																										и более
	LB
		k		1,00			0,98		0,95				0,88						0,79		0,74	0,72					0,70
																								Т а б л и ц а 7.4
												Коэффициент Х1

	B T		2,4 и ме-					2,6			2,8					3,0				3,2		3,4					3,5
	B T			нее
	Х1		1,0					0,96			0,93					0,90				0,86		0,82					0,80
	B T		3,6					4,0			4,5					5,0				5,5		6,0			6,5 и более
	B T
	Х1		0,79					0,78			0,76					0,72				0,68		0,64					0,62
																						Т а б л и ц а							7.5
												Коэффициент Х2

					0,45					0,50				0,55						0,60		0,65					0,70
					и менее																					И более
		Х2			0,75					0,82				0,89						0,95		0,97					1,0
																						Т а б л и ц а							7.6
												Коэффициент S

				Т, с		5			6		7				8				10	12	14	16	18					20 и
								и ме-																				более
								нее
Неогра-				S		0,100			0,100		0,098				0,093				0,079	0,065	0,053	0,044	0,038					0,035
ниченный
район
плавания
Ограни-				S		0,100			0,093		0,083				0,073				0,053	0,040	0,035	0,035	0,035					0,035
ченный I,
II,		IIСП,
IIIСП
		Период качки судна T , с, рассчитывается по формуле
													T				2	cB	,


																		h *

где c 0,373 0,023 B 0,043L , h* – исправленная метацентрическая высота, м.

T 100

Для всех условий начальная метацентрическая высота должна корректироваться с углом влияния свободных поверхностей жидкостей в соответствии со следующим:

в расчет включаются цистерны, которые при эксплуатации могут иметь свободные поверхности (топливные цистерны, цистерны для пресной воды, сточные цистерны);

в любом случае, если цистерны включаются в расчет, считается, что они заполнены на 50%;

исправленная метацентрическая высота определяется по формуле:

h* h h ,

жix

где h* – исправленное значение метацентрической высоты, м;

h – поправка к метацен-

трической высоте h, м;

– плотность жидкости в цистерне, т/м3;

– момент инерции

площади свободной поверхности жидкости, м4 ( i

lb3

для прямоугольной в плане ци-

стерны, l – ее длина, b – ширина).

Если цистерн несколько, то

жiix

h h hi ,

На кривой (рис. 7.2) проводится линия, соответствующая величине lw

и определяет-

ся угол

. На этой же кривой откладывается угол заливания

*). На этом рисунке:

–

угол крена от действия постоянного ветра; 1

– угол крена в наветренную сторону;

–

угол заливания

или угол 500 в зависимости от того, что меньше;

– угол, соответству-

ющий второму пересечению плеча ветрового кренящего момента с диаграммой остойчивости.

После всех построений на диаграмме определяются площади диаграммы и критерий

погоды
К	b	1,0 .	(7.7)
	a

7.3. Параметры диаграммы

Судно признается остойчивым, если:

максимальное плечо диаграммы статической остойчивости должно быть не менее 0,25 м для судов длиной 80 м и менее и 0,20 м для судов 105 м и более. Для промежуточных значений L величина максимального плеча определяется линейной интерполяцией;

угол крена при максимальном плече статической остойчивости должен быть не менее

300;

___________________________

* f – угол крена, при котором погружаются отверстия в корпусе или надстройках, которые не могут быть

герметично закрыты. Малые отверстия, через которые не может произойти прогрессирующее затопление, можно не рассматривать как открытые.

предел положительной статической остойчивости (угол заката) должен быть не менее 600. Для судов ограниченного района плавания III-СП он может быть уменьшен до 500, при условии, что на каждый 10 уменьшения приходится 0,01 м увеличения максимального плеча статической остойчивости сверх нормативного значения;

судам, имеющим отношение HB 2 , разрешается плавание при уменьшенных углах зака-

та и угле, соответствующем максимальному плечу диаграммы. Угол заката может быть уменьшен на величину v , определяемому по формуле:

				0		B
			v 40			B	2 K 1 .			(7.8)


					H
При	B	2,5	и K 1,5 соответственно принимается					B	=2,5	и K=1,5.
При	H	2,5	и K 1,5 соответственно принимается					H	=2,5	и K=1,5.
	H							H

Угол, соответствующей наибольшему плечу диаграммы может быть уменьшен на

величину v , но этот угол не должен приниматься менее 250; 2

площадь по кривой восстанавливающих моментов должна быть не менее 0,055м·рад до

угла крена 300 и не менее 0,09			м·рад до угла крена 400 или до угла заливания
	f	, если этот угол меньше 400. Кроме того, площадь над кривой восстанавливающих

моментов между углами крена 300			и 400 (или между углами 300 и	f	, если этот угол

меньше 400) должна быть не менее 0,03 м·рад.

7.4. Дополнительные требования к остойчивости отдельных судов, которые надо учитывать при выполнении проекта

7.4.1 Сухогрузные суда Если при проверке остойчивости судна окажется, что хотя бы один из параметров

h	или	B	превышает 0,08 и 2,5 соответственно, остойчивость должна быть дополнитель-
B		T

но проверена по критерию ускорения. При этом расчетное значение ускорения не должно быть более допустимого.

7.4.2 Суда смешанного плавания

Остойчивость сухогрузных судов смешанного (река-море) плавания II-СП должна проверяться по критерию ускорения.

7.5. Проверка остойчивости по критерию ускорения

Остойчивость по критерию ускорения K* считается приемлемой, если в рассматриваемом состоянии нагрузки расчетное ускорение (в долях g) не превышает допустимого значения

K *	0,3	1,	(7.9)

	aрасч

где aрасч – расчетное ускорение (в долях g), определяемое по формуле

a		0,0105	h0	k		,	(7.10)
			c2 B
	расч				r

где r – расчетная амплитуда качки, определяемая по (7.6); V – водоизмещение судна, м3; h0 – начальная метацентрическая высота без учета поправки на свободные поверхности жидких грузов; k .- коэффициент, учитывающий особенности качки судов смешанного плавания, определяемый по табл. 7.7; с – инерционный коэффициент, определяемый по формуле

				c 0,373 0,023		B	0,043L		.
				c 0,373 0,023					.
						T	100
											Т а б л и ц а 7.7

	B	≤2,5	3,0	3,5	4,0	4,5		5,0		5,5	6,0	≥6,5

	T

k		1,0	1,08	1,11	1,11	1,2		1,3		1,45	1,56	1,61
k

В отдельных случаях можно допустить эксплуатацию судна при ускорении K*<1, но при этом необходимо ввести ограничение по высоте волны. При этом высота волны 3% обеспеченности определяется в зависимости от K* по табл. 7.8.

			Т а б л и ц а 7.8

K*	1,0 и более	1,0 0,75	0,75 и менее

Высота волны, м	6,0	5,0	4,0

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 236 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке !Литература

#
14.07.20194 Мб161!Примеры конструкции судов.pdf
#
14.07.201954 Мб63Атлас СССР 1986.djvu
#
14.07.201915 Мб511Выбор основных характеристик морских транспортных судов.pdf
#
14.07.2019414 Кб281Гайкович А. И. - Теория проектирования.pdf