Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Санкт-Петербургский государственный морской технический университет

Предмет:

Физика

Файл:

модуль 5.4.doc

Скачиваний:

Добавлен:

18.08.2019

Размер:

261.12 Кб

Скачать

☆

1 / 21 2 > Следующая >>>

С т а т и к а корабля модуль 5.4

2.12. Запас плавучести. Грузовая марка

Запасом плавучести называется то количество грузов, которое судно может принять до полного затопления. Обеспечивается он непроницаемым объемом корпуса, который расположен выше ватерлинии. В него входят объемы всех помещений, ограниченные снизу ватерлинией, а сверху верхней водонепроницаемой палубой, а также объемы всех водонепроницаемых рубок и надстроек.

Запас плавучести выражается обычно в процентах от водоизмеще- ния по ГВЛ. Он зависит от назначения судна, сезона, от рода груза и некоторых других факторов. Например, для речных судов запас плавучести составляет 10—15 %, для танкеров 15—25 %, для сухо- грузных 25—50 %, для пассажирских 80—100% .

Для того чтобы гарантировать заданный запас плавучести, классификационные общества устанавливают минимальный надводный борт и на каждом борту судна у миделя наносят грузовую марку (рис. 1). Грузовая марка состоит из палубной линии, диска и гребенки.

Буквы на гребенке, определяющей осадки при различных линиях, обозначают: ТП - тропики, пресная вода; П - летнее время, пресная вода; Т - тропики, морская вода; Л – летнее время, морская вода; 3 – зимнее время, морская вода; ЗСА - зимнее время в Северной Атлантике. Расчеты этих осадок производят с учетом плотностей воды .Транспортное судно, сидящее ниже соответствующей ватерлинии, не получает разрешения на выход из порта. Например, при плавании в тропиках ватерлиния не должна быть выше верхней кромки линии Т и т. д

Рис.1 Грузовая марка

Центр диска помещается на ватерлинии, соответствующей летнему надводному борту.

2.13. Задачи плавучести, решаемые в процессе эксплуатации судна

В процессе эксплуатации на судне расходуются грузы (вода, топливо и т. д.) или, наоборот, принимаются грузы. Кроме того, судно эксплуатируется в морях с водой различной плотности, которая зависит от солености и температуры. При этом будет наблюдаться изменение осадки.

2.13.1. Прием и расходование малого груза. Кривая числа тонн на 1 см осадки

На практике считается, что условие прямобортности при приеме груза на суда выполняется, если масса груза не превосходит 10 % массы судна. Такой груз и называется малым.

При принятии малого груза весом p = mg (рис. 2) осадка судна должна измениться таким образом, чтобы дополнительная сила поддержания ρgδV компенсировала силу тяжести груза p, т.е. должно выполняться равенство mg = ρgδV , или m = ρδV.

Поскольку груз мал, можно в пределах изменения осадки считать борта судна вертикальными и выразить δV через приращение осадки и площадь ватерлинии

δV =SδT , (1)

тогда

p = ρgSδT . (2) Отсюда изменение осадки

δT = p/(ρgS). (3)

С помощью формулы (3) и с учетом того, что p = mg, можно рассчитать и построить кривую числа тонн на 1 см осадки. Если положить δT = 1 см = =0,01 м, m = q, получим

q = ρS/100 - (4) число тонн на 1 см осадки. Таким образом, достаточно изменить лишь масштаб на оси ординат строевой по ватерлиниям, чтобы найти зависимость q от z. С помощью q легко найти значение δT (в сантиметрах) при приеме груза по формуле

δT = m/q. (5)

Рис.2. К определению изменения осадки и приращений координат ЦТ и ЦВ при приеме малого груза: а — поперечный; б — продольный разрезы судна

При приеме груза кроме осадки будут меняться также координаты ЦТ и ЦВ судна.

Обозначив координаты центра тяжести груза , и (см. рис.2) и составив уравнения статических моментов масс относительно координатных плоскостей, получим

;

; (6)

где , — координаты ЦТ судна до приема груза. При написании второго уравнения учтено, что для судна в прямом положении = 0.

Из системы уравнений (6) легко определить изменения координат ЦТ судна:

;

; (7)

В соответствии с (7) получается, что изменения координат ЦТ не будет, если груз принят в ЦТ судна.

Формулы (7) можно также выразить через массу судна и груза:

(8)

Изменение координат ЦВ можно определить из уравнений статических моментов объемов относительно координатных плоскостей:

;

; (9)

Здесь , и — координаты ЦТ F дополнительного объема δV.

Из рис.2 следует, что при приеме малого груза = ; = Т + δT / 2 , a = 0, так как судно остается по-прежнему симметричным относительно ДП. Подставив эти величины в уравнения (9) и умножив числители и знаменатели уравнений на ρg,, можно вычислить

;

; (10)

Системы (7) и (10) верны и для случая снятия груза, но только вместо p надо в них подставлять - p.

Формулы (10) можно также выразить через массы судна и груза

(11)

Чтобы судно не получило при приеме или снятии груза ни крена, ни дифферента, необходимо выполнять условия δx_g = δх_с и δy_g = δу_с, или в развернутом виде на основании выражений (7) и (10)

; (12)

. (1.101)

С учетом того, что х_g = х_с (из второго условия плавучести), окончательно имеем

х_р = х_£, ; у_p = 0 . (13)

Таким образом, чтобы судно при приеме или расходовании груза не получило ни крена, ни дифферента, центр тяжести этого груза должен находиться на одной вертикали с центром тяжести площади ватерлинии.

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Задача1 Найти осадку сельдяной плавучей базы после расходования 440 т. Топлива, если известны начальная осадка T=8.22 м, L=142м, B=20м, =0,813, =0,69, плотность воды =1,02т/м³

Решение

По формуле(3) находим изменение осадки после расходования топлива Площадь ватерлинии можно определить как м². Отсюда м.

Тогда искомая осадка м.

Задача 2

Перед началом грузовых работ водоизмещение теплохода Туркестан равнялось 3860 м³, координаты ЦТ x_g=-3м, y_g=0,z_g=5,8м. Определить водоизмещение и координаты ЦТ судна после приема m=360т в точку с координатами x_p=28м , y_p=2м , z_p=5,6м. Плотность воды =1 т/м³.

Решение

Сначала найдем массу судна т. Затем для решения используем формулы (8). Находим изменения положения ЦТ: