7. Типовые задачи плавучести и начальной остойчивости корабля

Для заданных преподавателем водоизмещения и координат центра тяжести, при помощи кривых элементов теоретического чертежа, необходимо определить:

• Среднюю осадку судна; координаты центра величины; площадь, координаты центра тяжести и моменты инерции ватерлинии; метацентрические радиусы и метацентрические высоты

, м; , т; , м;

, м²; , м⁴; , м⁴;

, м; , м; , м;

, м.

• Дифферент, осадки носом и кормой

Угол дифферента

, рад.

Осадки носом и кормой

, м; , м.

• В заданную точку принимается малый груз P. Необходимо определить изменения посадки судна.

Изменение средней осадки

, м.

Новые метацентрические высоты

, м;

, м.

Изменение углов крена и дифферента

, рад;

, рад.

Новые осадки носом и кормой

, м;

, м.

Новое значение средней осадки

, м.

• Определить изменение посадки судна при изменении солености воды.

Приращение средней осадки и координат центра величины.

, м;

; , м,

где - начальная плотность забортной воды, т/м³;

- новая плотность, т/м³.

Новые значения средней осадки и координат центра величины (приращения подставляются со своим знаком!)

, м; , м; , м.

Изменение угла дифферента

, рад.

Новые осадки носом и кормой

, м;

, м.

• Для судна сидящего с дифферентом при помощи масштаба Бонжана найти водоизмещение и абсциссу центра величины.

На нулевом и двадцатом шпангоутах масштаба Бонжана откладываются осадки носом и кормой и проводится действующая ватерлиния. С каждого из шпангоутов снимается величина погруженной площади. Вычисления выполняются в таблице 6. Если масштаб Бонжана рассчитан для условных масс m_i=L_i, вычислять поправку и умножать на ненужно. Расчетные формулы приобретут вид

;

Таблица 6

Расчет водоизмещения и абсциссы центра величины судна с дифферентом

№ шпангоута	Множитель k	, м2	k
0	10
1	9
2	8
3	7
…	…
9	1
10	0
11	-1
…	…
19	-9
20	-10

Поправка 
исп=-
, м3
, м

8. Разработка эскиза общего расположения судна. Расчет водоизмещения и координат центра тяжести. Расчет посадки судна

Нагрузкой судна называется совокупность всех весов, входящих в водоизмещение D

D=D₀+DW.

Постоянные веса составляют водоизмещение судна порожнем D₀. Совокупность переменных грузов называется дедвейтом DW.

В состав дедвейта входят веса груза, жидкого балласта, запасов топлива, смазочного масла и воды, экипажа, запасы продовольствия, запасные части и т.п. Во время рейса водоизмещение и координаты центра тяжести судна меняются за счет расходования запасов и операций с жидким балластом.

В соответствии с пунктом п.3.2.1. части IV «Остойчивость» «Правил…» для сухогрузных судов остойчивость проверяется при следующих вариантах загрузки:

1. Судно при осадке по летнюю грузовую марку и наличии однородного груза, заполняющего грузовые трюма и твиндеки с полными запасами и без жидкого балласта.

2. Судно, как и в первом варианте нагрузки, но с 10 % запасов.

3. Судно без груза, с полными запасами.

4. Судно, как и в третьем варианте нагрузки, но с 10 % запасов.

При выполнении курсового проекта составляющие нагрузки судна определяются приближенно - по прототипу в следующем порядке:

По каталогу выбираем судно близкой длины и для него определяем коэффициент утилизации водоизмещения по дедвейту

и коэффициент утилизации водоизмещения по чистой грузоподъемности

,

где , D_ПР, Р_ГПР – дедвейт, весовое водоизмещение и чистая грузоподъемность судна прототипа.

Для большинства транспортных судов колеблется от 0,50 до 0,75, а от 0,45 до 62.

Тогда дедвейт DW, чистая грузоподъемность , вес запасов и водоизмещение порожнем D₀ нашего судна составят:

;

;

- Р_Э;

,

где D – водоизмещение рассматриваемого в проекте судна при заданной осадке;

Р_Э - вес экипажа с багажом (см. ниже).

Координаты центра тяжести судна порожнем вычисляются по приближенным формулам. Аппликата центра центра тяжести судна порожнем

;

,

где Н – высота борта.

Абсцисса центра тяжести судна порожнем

.

Для нахождения координат центров тяжести составляющих дедвейта: груза, запасов, балласта и т.п. на миллиметровке вычерчивается эскиз бокового вида судна. Очертания диаметрали берутся с теоретического чертежа. Высота двойного дна определяется по формуле и округляется до 50 мм (п.2.4.4.1 части II «Корпус» Правил Регистра Судоходства)

, мм,

где L, B, d – длина, ширина и осадка судна, м.

Обращаем Ваше внимание на отличие в обозначениях принятых в Правилах Регистра и теории корабля.

Длина форпика l_ф принимается , длина ахтерпика 0,05L. Длины трюмов, твиндеков и машинного отделения принимаются по прототипу. Высота твиндеков принимается от 2,5 до 4м. Если высота борта судна менее 5 м делать твиндек не рационально. Размеры жилой надстройки принимаются по прототипу.

Количество груза в каждом из грузовых помещений принимается пропорционально их вместимости. Для этого для каждого из грузовых отсеков судна прототипа вычисляется относительная грузовместимость , где W_i – вместимость i-го грузового отсека, W – суммарная грузовместимость. Тогда вес груза в i-том отсека будет равен

.

Абсцисса центра тяжести отсека снимается с эскиза, аппликата принимается на половине высоты отсека. Запасы размещают в отсеках двойного дна. Экипаж с багажом размещается в жилой надстройке. Вес одного члена экипажа с багажом принимается равным 100 кг. Численность экипажа принимается по прототипу.

Все данные по судну–прототипу приводятся в пояснительной записке.

Если известны составляющие весовой нагрузки и координаты их центров тяжести водоизмещение судна и координаты его центра тяжести могут быть найдены по формулам:

;

;

,

где P_i –вес i-ой составляющей нагрузки;

x_gi-, z_gi -координаты центра тяжести i-ой составляющей нагрузки.

Расчеты выполняются для требуемых Регистром Судоходства вариантов нагрузки в табличной форме (таблица 7). Для каждого из рас-смотреных вариантов загрузки по формулам, приведенным в разделе 7, выполняется расчет посадки судна. Вычисления выполняются в таблице 8.

Таблица 7

Расчет весовой нагрузки и координат центра тяжести

№	Статья нагрузки	P, т	Координаты ЦТ, м		Моменты, тм
			Х	Z	Px	Pz
1	Судно порожнем
2	Экипаж с багажем
3	Груз
	Трюм №1
	Трюм №2
	Трюм №3
	Твиндек №1
	Твиндек №2
	Твиндек №3
	Всего груз	Ргр			Рх	Рz
4	Запасы, 100 %
	Танк №1
	Танк №2
	Танк №3
	Танки МО
	Всего 100% запасов	РЗ			Рх	Рz
5	Запасы, 10 %
	Танк №1
	Танк №2
	Танк №3
	Танки МО
	Всего 10 % запасов	РЗ			Рх	Рz
	Судно порожнем, 10 % запасов (1)+(2)+(5)
	Судно порожнем, 100 % запасов (1)+(2)+(4)
	Судно в грузу, 10 % запасов (1)+(2)+(3)+(5)
	Судно в грузу, 100 % запасов (1)+(2)+(4)+(5)

Таблица 8

Расчет посадки и начальной остойчивости

Вариант загрузки

Водоизме-щение, D, т

Коорди- наты ЦТ, м

Коорди- наты ЦВ, м

Метацент-рические радиусы, м

Метацент-рические высоты, м

Угол дифферента, , рад

Осадки, м

xg

zg

xc

zc

r

R

h0

H0

ТСР

ТН

ТК

Судно порожнем, 100 % запасов

Судно порожнем, 10 % запасов

Судно в грузу, 100 % запасов

Судно в грузу, 10 % запасов