7. Критерий погоды. Плечо опрокидывающего момента. Нормируемые параметры остойчивости.
Одним
из нормируемых параметров остойчивости
для судна является критерий погоды
.
Критерий погоды представляет из себя
отношение опрокидывающего
к кренящему моменту
или отношение площади
к
.
(7.1)
Опрокидывающий момент определяется по формуле:
,
кНм (7.2)
где,
– ускорение свободного падения, м/с2;
– весовое водоизмещение судна, т;
– плечо
опрокидывающего момента, определяемое
по диаграмме динамической остойчивости
(ДДО), (рис. 7.1),
Рисунок 7.1 – Определение плеча опрокидывающего момента .
Плечо опрокидывающего момента , по диаграмме динамической остойчивости (ДДО), (рис. 7.1) определяем в такой последовательности:
Вычисляем амплитуду качки судна по формуле:
,
град. (7.3)
где,
– коэффициент,
определяемый по таблице Правил
классификации и постройки морских судов
Российского морского Регистра судоходства
2003 г., (приложения
Б), в зависимости от отношения
,
площади скуловых килей
к площади
;
– безразмерный
множитель, определяемый по таблице
Правил классификации и постройки морских
судов Российского морского Регистра
судоходства 2003 г., (приложения
Б), в зависимости от отношения
,
ширины судна
к его осадке
;
– безразмерный
множитель, определяемый по таблице
Правил классификации и постройки морских
судов Российского морского Регистра
судоходства 2003 г., (приложения
Б), в зависимости от коэффициента общей
полноты (полноты
водоизмещения)
,
(
);
– безразмерный
множитель, определяемый по таблице
Правил классификации и постройки морских
судов Российского морского Регистра
судоходства 2003 г., (приложения
Б), в зависимости от отношения
,
корня квадратного неисправленной
поперечной
метацентрической высоте судна
к
его ширине
;
Откладываем
по оси углов крена
в положительную и отрицательную сторону
найденную величину амплитуды качки
судна
,
и проводим вертикальные прямые.
В точке пересечения кривой диаграммы динамической остойчивости (ДДО) и вертикальной прямой отложенной в положительной стороне от значения амплитуды качки судна , проводим горизонтальную прямую.
Из точки пересечения горизонтальной прямой и вертикальной прямой отложенной в отрицательной стороне от значения амплитуды качки судна , проводим касательную прямую к кривой диаграммы динамической остойчивости (ДДО), находящейся в положительной стороне.
Из
точки пересечения
откладываем в положительную сторону
угол равный
,
и проводим вертикальную прямую до точки
пересечения
с касательной прямой.
Отрезок,
лежащий на вертикальной прямой
ограниченный точкой пересечения
с горизонтальной прямой и точкой
пересечения
с касательной прямой определяет плечо
опрокидывающего момента
,
(рис. 7.1).
Кренящий момент определяется по формуле:
,
кНм (7.4)
где,
– давление
ветра, определяемое по таблице Правил
классификации и постройки морских судов
Российского морского Регистра судоходства
2003 г., (приложения
Б), в зависимости от плеча парусности
,
(возвышения центра парусности (ЦП) над
ватерлинией (WL)),
Па;
– площадь
парусности судна, м2;
– плечо
парусности, (возвышение центра парусности
(ЦП) над ватерлинией (WL)),
выбирается
по данным судна (приложение Б (табл. 8)),
м.
Площадь и , по диаграмме статической остойчивости (ДСО), (рис. 7.2) определяем в такой последовательности:
Рисунок 7.2 – Определение площади и .
Вычисляем новое плечо парусности по формуле:
,
м. (7.5)
где,
– плечо парусности, (возвышение центра парусности (ЦП) над ватерлинией (WL)), выбирается по данным судна (приложение Б (табл. 8)), м.
– осадка
судна, м.
Вычисляем плечо ветрового кренящего момента, от постоянно действующего ветра , по формуле:
,
м. (7.6)
где,
– площадь парусности судна, м2;
– ускорение свободного падения, м/с2;
– весовое
водоизмещение судна, т.
Вычисляем плечо ветрового кренящего момента, от динамически приложенного порыва ветра, по формуле:
,
м. (7.7)
Вычисляем амплитуду качки судна по формуле:
,
град. (7.8)
где,
– коэффициент, определяемый по таблице Правил классификации и постройки морских судов Российского морского Регистра судоходства 2003 г., (приложения Б), в зависимости от отношения , площади скуловых килей к площади ;
– безразмерный
множитель, определяемый по таблице
Правил классификации и постройки морских
судов Российского морского Регистра
судоходства 2003 г., (приложения
Б), в зависимости от отношения
,
ширины судна
к его осадке
;
– безразмерный множитель, определяемый по таблице Правил классификации и постройки морских судов Российского морского Регистра судоходства 2003 г., (приложения Б), в зависимости от коэффициента общей полноты (полноты водоизмещения) , ( );
– безразмерный
множитель;
– исправленная аппликата центра тяжести (ЦТ) судна, м;
– осадка судна, м;
– безразмерный
множитель, определяемый по таблице
Правил классификации и постройки морских
судов Российского морского Регистра
судоходства 2003 г., (приложения
Б), в зависимости от периода бортовой
качки судна
,
с.;
– безразмерный
коэффициент;
– ширина судна, м;
– длина
судна по ватерлинии, м;
– исправленная метацентрическая высота, м.
По вертикальной оси плеч остойчивости , откладываем найденные величины плеч и , и обозначаем точками и .
Из точек и проводим горизонтальные прямые.
Из точки пересечения горизонтальной прямой кренящего плеча с кривой диаграммы статической остойчивости (ДСО), отложенной в положительной стороне проводим вертикальную прямую.
Отрезок
лежащий на горизонтальной прямой
кренящего плеча
,
показывает угол крена от постоянно
действующего ветра
.
От точки пересечения горизонтальной прямой кренящего плеча с кривой диаграммы статической остойчивости (ДСО), откладываем по горизонтали (в отрицательную сторону) найденную величину амплитуды качки судна , и проводим вертикальную прямую.
Отрезок
лежащий на вертикальной прямой
пересекающейся в точках пересечения
и
с кривой диаграммы статической
остойчивости (ДСО) и горизонтальной
прямой кренящего плеча
соответственно, отложенных в отрицательной
стороне, ограничивает по вертикали
площадь
.
По
горизонтали площадь
ограничена отрезком
лежащим на горизонтальной прямой
кренящего плеча
.
Участок
кривой диаграммы статической остойчивости
(ДСО), также ограничивает площадь
.
Соответственно площадь представляет собой заштрихованную площадь ограниченную точками пересечения , и .
Откладываем
по оси углов крена
в положительную сторону угол заливания
судна
или угол крена
(в зависимости от того, какой из этих
углов больше), и проводим вертикальную
прямую.
Отрезок
лежащий на вертикальной прямой
пересекающейся в точках пересечения
и
с кривой диаграммы статической
остойчивости (ДСО) и горизонтальной
прямой кренящего плеча
соответственно, отложенных в положительной
стороне, ограничивает по вертикали
площадь
.
По
горизонтали площадь
ограничена отрезком
лежащим на горизонтальной прямой
кренящего плеча
.
Участок
кривой диаграммы статической остойчивости
(ДСО), также ограничивает площадь
.
Соответственно площадь представляет собой заштрихованную площадь ограниченную точками пересечения , и .
Альтернативой графического способа определения площади и , по диаграмме статической остойчивости (ДСО), (рис. 7.2) является аналитический способ.
Смысл аналитического способа заключается в определении площади и , по формулам:
(7.9)
где,
– плечо
диаграммы динамической остойчивости
(ДДО), при угле крена
;
– плечо
диаграммы динамической остойчивости
(ДДО), при угле крена
;
– плечо ветрового кренящего момента, от динамически приложенного порыва ветра, м;
– угол
крена, град.;
– исправленная метацентрическая высота, м.
(7.10)
где,
– плечо
диаграммы динамической остойчивости
(ДДО), при угле крена
;
– угол
крена, град.;
– угол
крена, град.;
– плечо ветрового кренящего момента, от постоянно действующего ветра , м.
По построенной диаграмме статической остойчивости (ДСО), (рис. 7.2), определяются нормируемые параметры остойчивости:
максимальное плечо диаграммы (ДСО)
,плечо диаграммы (ДСО) при угле крена
статический угол крена от постоянно действующего ветра
;максимальный угол крена
;угол заката
;площадь под положительной частью диаграммы (ДСО) до угла крена
;площадь под положительной частью диаграммы (ДСО) до угла крена
;площадь под положительной частью диаграммы (ДСО) между углами крена
;исправленная метацентрическая высота
.