Универсальные диаграммы статической остойчивости.

На транспортных судах в качестве документа для построения диаграмм статической остойчивости (ДСО) получила распространение универсальная диаграмма статической остойчивости (УДСО). В отличие от интерполяционных кривых такая диаграмма позволяет определять плечи статической остойчивости для любого состояния нагрузки судна без всяких вычислений.

Универсальная диаграмма (УДСО) содержит серию кривых плеч статической остойчивости , построенных для ряда весовых водоизмещений судна (обычно через равные интервалы), но для одной и той, же метацентрической высоты . Для любой другой метацентрической высоты , исправленное плечо статической остойчивости определяется синусоидальной поправкой.

Для того чтобы избежать построения на диаграмме (УДСО) синусоидальной поправки, ось абсцисс разбивается в масштабе синусов углов крена от 0 до 1. В этом случае поправка (вычитаемое) изобразится наклонной прямой, исходящей из начала координат, а диаграммы остойчивости будут соответственно сдеформированы. Для удобства пользования диаграммой (УДСО) на оси абсцисс наносится шкала углов крена от 0° до 90°, которая будет неравномерной.

Диаграмма (УДСО) имеет две оси ординат с одинаковой ценой деления: левую, на которой нанесены значения плеча , и правую, проходящую через точку оси абсцисс 90°, на которой нанесены значения метацентрической высоты .

Общий вид универсальной диаграммы статической остойчивости (УДСО) приведен на (рис. 7.6).

При пользовании универсальной диаграммой (УДСО), (рис.7.7) находят кривую, соответствующую расчетному весовому водоизмещению судна (если необходимо, интерполируют между соседними кривыми), а на вертикальной шкале справа находят точку с расчетным значением . И из начала координат проводят прямую .

Тогда плечи статической остойчивости изобразятся вертикальными отрезками между кривой и прямой , измеренными в масштабе левой оси ординат. Угол заката определится абсциссой точки пересечения кривой и прямой, а максимальное плечо и угол максимума найдутся, если провести касательную к кривой , параллельную прямой , как это показано на (рис. 7.7).

Рисунок 7.6 – Универсальные диаграммы статической остойчивости (УДСО).

Рисунок 7.7 – Использование универсальной диаграммы статической остойчивости (УДСО).

Практическое занятие № 8

Тема: Решение задач о статическом накренении судна по диаграмме статической остойчивости.

Основные задачи статической остойчивости.

Задачи о равновесии накрененного, статическим моментом, судна, встречающиеся в практике эксплуатации, сводятся к трем основным типам:

1. определение угла крена при действии заданного кренящего момента ;

2. определение кренящего момента по известному углу крена ;

3. определение наибольшего кренящего момента , который судно выдерживает не опрокидываясь.

При решении будем пользоваться диаграммой статической остойчивости (ДСО), (рис. 8.1), построенной в моментах.

Рисунок 8.1 – Решение основных задач статической остойчивости.

Если диаграмма построена в плечах, то вместо кренящего момента следует использовать кренящее плечо , приведенное к масштабу диаграммы делением кренящего момента на весовое водоизмещение судна:

. (8.1)

где,

– ускорение свободного падения, м/с²;

– весовое водоизмещение судна, т.

Допустим, что на судно действует внешний кренящий момент . Положение равновесия найдется из условия равенства кренящего и восстанавливающего моментов. Для определения угла крена отложим по оси ординат диаграммы отрезок , равный, в масштабе моментов, величине и проведем горизонталь до пересечения с диаграммой на (рис. 8.1).

Тогда угол и будет искомым углом крена судна.

Обратная задача – определение действующего кренящего момента по углу крена судна для случая постоянного момента решается обратным построением. По оси абсцисс откладываем известный угол крена, проводим вертикаль до пересечения с диаграммой и через полученную точку – горизонталь до оси ординат, по которой прочитываем значение действующего момента. Если при отложенном угле крена диаграмма пересекается с осью абсцисс, то крен судна является следствием отрицательной начальной остойчивости, а не воздействия внешнего кренящего момента.

Третья задача – определение наибольшего выдерживаемого судном кренящего момента решается измерением в масштабе по шкале моментов наибольшей ординаты диаграммы статической остойчивости. Если диаграмма построена в плечах остойчивости, то наибольший момент найдется по формуле , где – наибольшая ордината диаграммы. Абсцисса максимума диаграммы определит наибольший угол крена, до которого судно может быть наклонено постоянным моментом, не опрокидывая его.

Практическое занятие № 9

Тема: Понятие о динамической остойчивости судна. Диаграмма динамической остойчивости, ее свойства. Расчет плеч динамической остойчивости.

Понятие о динамической остойчивости судна.

Внешние моменты, действующие на судно, различаются по характеру их приложения к судну.

Перекачка жидкого груза между цистернами, расположенными на разных бортах, прием жидкого груза на один борт представляют случаи, когда кренящий момент возрастает настолько медленно, что скорость накренения судна практически незаметна. В таких случаях можно считать, что в каждый момент времени, восстанавливающий момент уравновешивает кренящий и судно все время находится в равновесии. Такие кренящие моменты считаются приложенными статически.

Противоположным по характеру приложения является кренящий момент от действия шквала. Измерения скорости и давления ветра показывают, что при сильных шквалах нарастание давления до полной величины может происходить за единицы и даже доли секунды. За такое время судно не успевает отклониться на сколько-нибудь значительный угол и можно считать, что кренящий момент прикладывается к судну внезапно. Кренящий момент такого характера называется динамическим кренящим моментом, а противодействие судна такому моменту – динамической остойчивостью.

В этом случае, состояние равновесия судна при накренении на динамический угол крена , если кренящий момент будет равен восстанавливающему моменту , не наступит. Только когда работа кренящего момента станет равной работе восстанавливающего момента , накренение прекратится и для судна наступит условие равновесия.

Таким образом, мерой динамической остойчивости судна является работа восстанавливающего момента .