РАСЧЕТ ОСТОЙЧИВОСТИ СУДНА ПРИ СОСТАВЛЕНИИ ГРУЗОВОГО ПЛАНА. КРИТЕРИЙ ПОГОДЫ. КРИТЕРИЙ УСКОРЕНИЯ

И является одним из критериев остойчивости судна.

В теории остойчивости различают начальную или статическую остойчивость, то есть остойчивость на малых углах крена (θ⁰<10⁰⁾, и динамическую остойчивость, то есть остойчивость на больших углах крена (θ⁰>10⁰). Остойчивость судна контролируется критерием погоды и критерием ускорения. Определение этих критериев рассматривается по Диаграмме статической остойчивости (ДСО) и Диаграмме динамической остойчивости (ДДО), построенных в одних координатных осях.

Рис. 3.1. Диаграмма статической остойчивости; Диаграмма динамической остойчивости.

где θ⁰ – угол крена, град;

θ⁰_v – угол заката, град;

θ⁰_зал – угол заливания, град

θr – амплитуда качки;

l_ст – плечо статической остойчивости, м;

l_дин – плечо динамической остойчивости, м;

ВЕ=l_опр – плечо опрокидывания, м.

Диаграмма статической остойчивости (ДСО) – это кривая зависимости восстанавливающего момента или плеча статической остойчивости от угла крена.

С помощью ДСО можно определить:

1. угол крена, при котором восстанавливающий момент и плечо статической остойчивости имеют максимальное значение;

2. угол заката, то есть положение неустойчивого равновесия судна;

3. метацентрическую высоту (h), которая равна длине перпендикуляра, восстановленного на горизонтальной оси из точки, соответствующей одному радиану до пересечения с прямой, которая является касательной к диаграмме статической остойчивости.

Диаграмма динамической остойчивости (ДДО) – это кривая зависимости работы восстанавливающего момента или плеча динамической остойчивости от угла крена.

С помощью ДДО можно определить:

1. плечо динамической остойчивости, которое является отношением работы восстанавливающего момента к водоизмещению судна и определяется по формуле:

, м;

(3.1)

2. как видно из формулы (3.1), ДДО является интегральной кривой по отношению к ДСО. И поэтому максимумы и минимумы ДСО (точка 0, θ, θ_v) соответствуют точкам перегиба ДДО (точка 0, θ_зал, θ_v);

3. величину опрокидывающего момента. Для чего сначала определяется плечо опрокидывания: на оси абсцисс влево от начала координат откладывается расчетная амплитуда качки и фиксируется точка А. из точки А проводим прямую до пересечения с ДДО в точке С, соответствующей углу заливания; из точки А проводим прямую, параллельную оси абсцисс и равную одному радиану, получаем точку В; прямая ВЕ – это и есть плечо опрокидывания. Зная плечо опрокидывания, определяем опрокидывающий момент по формуле:

Затем определяется условный кренящий момент от давления ветра по формуле:

где P_v – давление ветра, которое выбирается из правил классификации и постройки морских судов;

A_v – площадь парусности боковой поверхности судна, выбирается из паспортных данных судна в зависимости от осадки;

Z_v – плечо парусности, м.

Для определения критерия погоды необходимо сравнить величину опрокидывающего момента и условный кренящий момент от давления ветра.

Критерий погоды показывает, что динамически приложенный кренящий момент от давления ветра должен быть меньше или равен опрокидывающего момента, определенного с учетом условной амплитуды качки, то есть критерий погоды определяется по формуле:

(3.4)

Выполнить условие (3.4) можно, если:

1. максимальное плечо ДСО, определенное линейной интерполяцией, должно быть больше либо равно 0,2 м, т.е.: м;

2. угол крена, при котором плечо остойчивости достигает максимального значения и должно быть больше либо равно , т.е.

3. угол заката должен быть должен быть больше либо равно , ;

4. начальная метацентрическая высота при всех вариантах загрузки судна, за исключением судна порожнем, должна быть положительной, т.е. h≥0, м.

Все перечисленные условия должны быть удовлетворены с учетом поправок на влияние свободных поверхностей жидких грузов.

При перевозке грузов с малым удельным погрузочным объемом может оказаться, что начальная метацентрическая высота чрезмерно велика, и наблюдается как бы «чрезмерная» остойчивость судна, при этом уменьшается период собственных колебаний судна, качка становится порывистой, увеличиваются силы, воздействующие на все элементы судна и на груз. Все это приводит к потере остойчивости судна на больших углах крена. «Чрезмерная» остойчивость также опасна, как и недостаточная остойчивость. Поэтому остойчивость контролируют по критерию ускорения.

Критерий ускорения – это отношение допустимой величины ускорения (а) к расчетной (а_расч), в долях от линейного ускорения силы тяжести (g), и определяется по формуле:

,

(3.5)

При расчетах допустимая величина ускорения (а) принимается равной 0,3 м/с².

Расчетное значение ускорения определяется с помощью таблиц и формул, приводимых в «Информации об остойчивости капитану».

Наличие на судне свободных поверхностей жидких грузов требует внести поправку на величину начальной метацентрической высоты, так как начальная метацентрическая высота является наиболее весомой величиной при расчетах критериев остойчивости. Исправленная метацентрическая высота будет иметь вид:

, м,

(3.6)

где - поправка на влияние свободных поверхностей жидких грузов, которая определяется по формуле:

, м,

(3.7)

где – массовое водоизмещение судна, т;

– плотность жидкого груза, т/м³;

k – безразмерный коэффициент, который зависит от формы свободной поверхности жидкого груза и выбирается из специальных таблиц, приводимых в «Информации об остойчивости капитану»;

– длина танка на уровне поверхности жидкого груза, м;

– наибольшая ширина танка на уровне поверхности жидкого груза, м.

Заключительным этапом проверки остойчивости судна является построение диаграммы статической остойчивости.

Литература: [1], стр. 89-97;

[2], стр. 445-448.

Дата добавления: 2014-03-11; просмотров: 5765; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!