Расчет посадки, остойчивости и непотопляемости судна в процессе эксплуатации

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Описание тактико-технических характеристик судна. определение посадки и контроль плавучести судна

1.1 Тип судна: большой автономный траулер типа "Горизонт"

Назначение судна: лов рыбы донным и пелагическим тралом в отдельных районах мирового океана в условиях автономного или экспедиционного промысла, заморозка обработанной или неразделанной рыбы, переработка непищевого прилова и отходов рыбообработки на кормовую муку и технический жир, выработка рыбных консервов и полуфабриката медицинского жира, хранение продукции, сдача ее на транспортные суда или транспортировка продукции в порт.

Район плавания: неограниченный

Главные размеры: длина наибольшая - 112,3 м, длина между перпендикулярами - 100 м, ширина- 17,3 м, высота борта до верхней палубы - 12,22 м, высота борта до главной палубы - 9,2 м

Водоизмещение: порожнем - 4800 т, наибольшее - 9260 т

Осадка:

Носом: порожнем - 4,46 м , в грузу - 6,63 м

Кормой: порожнем - 5,24 м , в грузу - 6,6 м

Грузоподъемность: мороженая рыба - 2047,7 т, консервы - 1905,6 т

Сведения о непотопляемости: непотопляемость обеспечивается при затоплении одного отсека

Данные по грузовому устройству: количество грузовых стрел - 8 шт., грузоподъемность - 5/3 т

Данные по трюмам: трюм №1 - 749 т, трюм №3 - 1658 т, трюм №4 - 459,2 т

Общий объем: трюм №1 - рыба - 3949,2 т, трюм №1 - консервы -3800,2 т

Мощность главного двигателя, тип двигателя: дизель, 6WDS48/42 AL - 2, мощность: 2*2650(3600) кВт

Численность экипажа 115 чел.

Таблица №1. Состояние загрузки

Статья Нагрузки	Масса Р,т	Возвыш. z,м	Отстоян. х,м	Мzт*м	Mx т*м
Форпик	9,91	5,87	25,48	58,17	252,51
Диптанки №2,3	113,99	5,53	38,25	630,36	4 360,12
Междуд. цистерны №4,5	32,82	0,10	10,37	3,28	340,34
Междуд. цистерны №6,7	26,40	0,18	21,91	4,75	578,42
Междуд. цистерны №8,9	51,07	0,23	3,73	11,75	190,49
Междуд. цистерны №12,13	51,94	0,19	6,86	9,87	356,31
Междуд. цистерны №16,17	68,78	0,77	-0,14	52,96	-9,63
Междуд. цистерны №19	10,21	0,21	-2,83	2,14	-28,89
Междуд. цистерны №21	9,09	0,44	-3,25	4,00	-29,54
Междуд. цистерны №28	6,17	0,06	-0,35	0,37	-2,16
Междуд. цистерны №35	44,10	0,15	-24,99	6,62	-1 102,06
Междуд. цистерны №36	30,79	0,88	-28,84	27,10	-887,98
Цистерны №48,55	15,10	2,50	-20,62	37,75	-311,36
Топливные цистерны №50,57	69,73	4,46	-27,96	311,00	-1 949,65
Топливные цистерны №52,59	49,71	3,47	-43,43	172,49	-2 158,91
Отстойно-расх. цистерны	22,19	1,02	-1,84	22,63	-40,83
Перелив цистерна №66	1,16	0,11	-10,27	0,13	-11,91
Междуд. цистерны №10	2,34	0,01	0,20	0,02	0,47
Междуд. цистерны №11	7,72	0,43	0,49	3,32	3,78
Междуд. цистерны №14	6,45	0,24	-0,43	1,55	-2,77
Междуд. цистерны №15	20,86	0,33	-0,02	6,88	-0,42
Отстойно-расх. цистерны	0,16	2,62	0,00	0,42	0,00
Междуд. цистерны №23,24	57,66	0,38	-10,93	21,91	-630,22
Масло компр.,гидравл. и ревмаш	1,34	4,15	-16,51	5,56	-22,12
Цистерны цилиндр.масла	9,09	5,03	-1,16	45,72	-10,54
Цистерны циркуляц. масла	6,02	0,34	-2,06	2,05	-12,40
Цист. котельной воды №47,58	8,71	3,30	0,73	28,74	6,36
Цист. котельной воды №40,45	26,71	0,11	0,94	2,94	25,11
Провизия	4,69	5,34	17,14	25,04	80,39
Экипаж с багажом	20,76	5,31	8,50	110,24	176,46
Снабжение (производст.)	3,12	7,91	0,36	24,68	1,12
Снабжение (промысловое)	45,61	1,92	-31,37	87,57	-1 430,79
Судно порожнем	4 800,00	7,59	-4,51	36 432,00	-21 648,00
Трюм №1	72,27	1,97	8,84	142,37	638,87
Нижний твиндек №1	90,13	3,91	7,42	352,41	668,76
Верхний твиндек №1	173,47	5,01	22,14	869,08	3 840,63
Трюм №2	16,81	0,94	6,17	15,80	103,72
Твиндек №2	291,79	2,16	1,99	630,27	580,66
Трюм №3 (тара)	141,77	2,15	6,73	304,81	954,11
Твиндек №3 (тара)	57,41	4,89	4,52	280,73	259,49
Цист. техн. рыбьего жира	36,70	1,61	-30,28	59,09	-1 111,28
Цист. медиц. рыбьего жира №62	9,96	4,93	-33,77	49,10	-336,35
Рыбная мука в охлажд. трюме	140,95	2,63	-32,49	370,70	-4 579,47
Рыбная мука в цист. №48,55	12,84	3,03	-25,53	38,91	-327,81
Склад консервов	16,03	2,33	-14,37	37,35	-230,35
Рыба в палубных бункерах	18,35	8,71	-8,66	159,83	-158,91
Рыба на палубе	-	-	-	-	-
Рыба на джильсане	-	-	-	-	-
Рыба в бункерах	1,69	5,30	-31,52	8,96	-53,27
Охлаждающая вода	3,73	1,70	-16,63	6,34	-62,03
Рыба на лин. перераб. и в мороз	5,74	8,62	-0,46	49,48	-2,64
Вода в цист. полгот. охл. воды	3,43	6,10	-27,82	20,92	-95,42
Сумма	6 727,47	--	--	41 550,16	-23 829,60

1.2 Определяем значения статических моментов грузов относительно основной плоскости:

MZi = pi· zi, (1.1)

где Mz - статический момент относительно диаметральной плоскости, тм;

MXi = pi · xi, (1.2)

где Mx - статический момент относительно плоскости мидель-шпангоута, тм;

p - вес каждого груза, т;

z - аппликата цента тяжести каждого груза, м;

x - абсцисса центра тяжести каждого груза, м;

Суммируя Mzi и Mxi, определяем величины статических моментов относительно основной плоскости:

Mz= pi · zi; (1.3)

Mz = 41550,16 тм;

И относительно плоскости мидель-шпангоута:

Mx = pi · xi; (1.4)

Mx = -23829,60 тм;

1.2.1 Находим суммарное водоизмещение:

P = Pо+ p (1.5)

P = 6727,47 т;

1.2.2 Находим координаты центра тяжести судна:

Zg = Mz/ P, (1.6)

где Zg - аппликата цента тяжести;

Zg =41550,16 / 6727,47 = 6,18 м;

Xg = Mx / P, (1.7)

где Xg - абсцисса центра тяжести, м;

Xg = -23829,60 / 6727,47 = -3,54 м;

Определяем осадки носом и кормой судна dн и dк по диаграмме осадок

dн = 3,6 м;

dк = 7,6 м;

dср =(dн + dк ) / 2, (1.8)

где dср - средняя осадка носом и кормой, м;

dср = (3,6+7,6)/ 2 = 5,60 м;

Принимаем dср = 5,6 м

1.2.3.1 Определяем дифферент судна:

d = dн - dк; (1.9)

где d - дифферент судна, м;

d = 3,6 - 7,6 = - 4,0 м; (дифферент на корму).

1.2.4 Определяем вес груза, который может быть принят на судно без нарушения нормативных требований Регистра (по грузовой шкале). Определяем вес судна при посадке по летнюю грузовую ватерлинию

P = Pлгв - P (1.10)

где Pлгв - суммарное водоизмещение судна по летней грузовой ватерлинии;

Pлгв = 9260 т;

P = Pлгв - P = 9260 -6727,47 = 2532,53 т;

1.2.5 Определяем изменение осадки судна при входе в порт с пресной водой (1 = 1,000 т/м3) , учитывая, что перед входом в порт 2 = 1,025 т/м3

d = ( 2 - 1 ) ·V / (S · 1), (1.11)

где d - изменение осадки;

Площадь действующей ватерлинии S и весовое водоизмещение V определяем из гидростатических кривых по значению dср.

V (3) = (10*9,7*200) /3 = 6467 м3

S (4) = (10*8,2*50) / 3 = 1367 м2

d = ((1,025 - 1,000) * 6467/ (1,000 * 1367)= +0,118 м.

остойчивость непотопляемость аварийный посадка

2. Определение параметров остойчивости судна. контроль остойчивости судна по критериям регистра

Используя величины Zg и dср, находим аппликату метацентра Zm и поперечную метацентрическую высоту h.

h = Zm - Zg; (2.1)

Из гидростатических кривых по dср находим значение

Zm (12) = (10*10,8*0,2) / 3 =7,20 м;

h = 7,20 - 6,18 = 1,02 м;

Для построения диаграммы статической остойчивости в заданном случае нагрузки определяем значения плеч статической остойчивости l при различных углах крена.

Используем универсальную диаграмму статической остойчивости.

Таблица 2. Построение ДСО

?	0?	10?	20?	30?	40?	50?	60?	70?	80?	90?
l?	0	0,20	0,47	0,89	1,36	1,60	1,67	1,57	1,46	1,42

Рисунок 2.1 - Построение ДСО

Учитывая, что диаграмма динамической остойчивости является интегральной кривой по отношению к диаграмме статической остойчивости, построение ее можно выполнять, используя приближенный способ интегрирования по правилу трапеций.

В соответствии с этим правилом плечо динамической остойчивости для любого угла крена вычисляется по формуле:

lдин= / 2 · (l0 + 2 · l1 + 2 · l2 + … + 2 · ln-1 + ln ), (2.2)

где - изменение угла крена, град.;

l- плечо угла крена, град.;

Результаты расчетов заносим в Таблицу 3.

1) lдин10o = 0,174 / 2 · 0,20 = 0,017

2) lдин20o = (0,20 + 0,47)· 0,174/2 + 0,017 = 0,076

3) lдин30o = (0,47 + 0,89)· 0,174/2 + 0,076 = 0,195

4) lдин40o = (0,89 + 1,36)· 0,174/2 + 0,195 = 0,391

5) lдин50o = (1,36 + 1,60)· 0,174/2 + 0,391 = 0,649

6) lдин60o = (1,60 + 1,67)· 0,174/2 + 0,649 = 0,935

7) lдин70o = (1,67 + 1,57)· 0,174/2 + 0,935 = 1,217

8) lдин80o = (1,57 + 1,46)· 0,174/2 + 1,217 = 1,482

9) lдин90o = (1,46 + 1,42)· 0,174/2 + 1,482 = 1,733

Таблица 3. Построение ДДО

?	0?	10?	20?	30?	40?	50?	60?	70?	80?	90?
lg	0	0,017	0,076	0,195	0,391	0,649	0,935	1,217	1,482	1,733

По данным таблицы 3 строим диаграмму динамической остойчивости.



Рисунок 2.2 - Построение ДДО

2.1 Требования к критерию погоды К

2.1.1 Остойчивость судна считается достаточной по критерию погоды К, если соблюдено условие:

K = a / b 1.0 (2.3)

Найдем плечо ветрового кренящего момента:

lw1= 0.001 · p · A · Zv /gP , (2.4)

где P - величина давления ветра на квадратный метр площади парусности,кг/м2;

A - площадь парусности, м2;

Zп - аппликата центра парусности, м;

dср - средняя осадка носом и кормой, м;

2.1.2 Определяем площадь парусности и аппликату центра парусности

Используем документ « Боковой вид ».

Таблица 4. Расчет площади парусности

№	Площадь фигуры Si м2	Аппликата ЦТ Zi м	Si*Zi м3
1	928,53	10,13	9406,01
2	169,18	15,19	2569,84
3	102,4	17,72	1814,53
4	25,64	17,3	443,57
5	5,7	16,04	91,43
6	5,88	18,15	106,72
7	37,84	13,08	494,95
8	7,12	16,04	114,2
9	80,14	20,26	1623,64
10	24,22	20,26	490,7
11	39,89	17,3	690,1
12	26,71	26,16	698,73
13	28,49	27,43	781,48
14	12,82	5,91	75,77
15	5,34	18,57	99,16
16	27,42	24,48	671,24
17	29,38	13,5	396,63
18	10,69	19,41	207,49
19	13,36	24,48	327,05
20	10,69	20,26	216,58
21	15,14	37,14	562,3
22	9,79	28,7	280,97
	1616,37	--	22163,1

A = Si (1,02), (2.5)

где Si - площадь каждого элемента корпуса судна, м2;

A = 1616,37 · 1,02 = 1648,7 м2;

Zп = Si · Zi / A (2.6)

Zп = 22163,1 / 1616,37 = 13,71 м;

Определяем p по таблице 2.1.4.1-2 из Регистра.

P = 504 Па ;

Определяем плечо парусности Zv

Zv = Zп - dср / 2 (2.7)

Zv= 13,71 - 5,60/ 2 = 10,91 м;

Находим плечо ветрового кренящего момента lw1

lw1= 504*1648.7*10.91/1000*9.81*6727.47=0.137 м

На накрененное судно динамически действует порыв ветра, которому соответствует плечо кренящего момента lw2. Кренящее плечо lw2 определяется по формуле:

lw2= 1.5lw1 (2.8)

lw2 = 1.5* 0,137 = 0,205 м

Определим амплитуду качки судна с круглой скулой 1r

1r=109 k Х1 Х2 (2.9)

где k - коэффициент учитывающий влияние скуловых и брусковых килей. Для нашего случая k =1.

r- параметр, определяемый по формуле

значение r не должно приниматься больше 1;

S- безразмерный множитель, определяемый по таблице 2.1.5.1-3 Регистра в зависимости от периода бортовой качки T, который рассчитывается по формуле

X1, X2-безразмерные множители, определяемые по таблицам 2.1.5.1-1 и 2.1.5.1-2 Регистра;

По таблице 2.1.5.1-1 находим Х1

В/ dср

В- ширина судна, м.

dср- средняя осадка судна, м.

В / dср = 17,3/5,6=3,09

по этому значению найдем что Х1 = 0,88

По таблице 2.1.5.1-1 находим Х2

CB = V /( L · B · dср) (2.10)

V=6727.47/1.025=6563.39 м3

CB = 6563,39 / (100 · 17,3 · 5,6) =д0,677

где CB - коэффициент полноты;

L -длина судна, м;

B - ширина судна, м;

X2 = 0,98

Определяем параметр r.

(2.11)

r = 0,73 + 0,6 (6,18 - 5,6) / 5,6 = 0,792

Определим множитель S по таблице 2.1.5.1-3

(2.12)

где,

h- исправленная метацентрическая высота (с поправкой на свободные поверхности жидких грузов);

- длина судна по ватерлинии.

с = 0,373 + 0,023( 17,3/5,6) - 0,043( 100/100) = 0,401

c

По данному значению T найдем что S = 0,053

Вычисляем значение 1r:

1r=

Строим диаграмму статической остойчивости.

Рисунок 2.3 - Построение ДСО для определения К

Из начала координат по вертикальной оси откладываем значение lw1=0,137 м и через это значение проводим прямую параллельную оси абсцисс. Данная прямая пересечет кривую в точке А при значении угла крена w1 . Из точки А отложим влево значение 1r = 20о и через полученную точку В проводим прямую параллельную оси ординат. Данная прямая пересечет кривую в точке С. Откладываем значение lw2 = 0,205 м. по вертикальной оси и через это значение проводим прямую параллельную оси lw1 и эта прямая в пересечении с графиком даст точку D, а в пересечении с прямой 1r дает точку F. Проведем еще одну прямую через значение w2=500 которая пересечет кривую в точке H, а прямую lw2 в точке K. После построения мы получили две фигуры похожие на треугольники. Площадь треугольника CFD будет a, а площадь треугольника DHK - b.

Определим численные значения а и b.

а = рад*м

b = рад*м

Находим величину критерия погоды К.

К =

Определяем соответствие диаграммы статической остойчивости требованиям Регистра.

Рисунок 2.4 - ДСО (соответствие требованиям РМРС)

Критерий погоды К = 4.22 > 1 значит требование выполняется.

h = 1,02 м.> 0,15 м. => указанное требование выполняется.

Для нашего судна L = 100 м. lст. мах.= 1.67 м. > 0.21 м. => данное требование выполняется.

Как видно из диаграммы зак> 600.Это удовлетворяет требованию Регистра.

По диаграмме статической остойчивости мах.= 600> 300 - требование выполняется.

Sдсо30 = 0,195 рад*м. > 0.055 рад*м.

Sдсо40 =0,391 рад*м. >0,09 рад*м.

Sдсо40-30 =0,391-0,195=0,196 рад*м. > 0,03 рад*м.

Все три требования выполняются.

3. Определение посадки и остойчивости судна в различных эксплуатационных условиях

Ро = pi = 6727,47 т;

Мхо = Мхi = -23829,60 тм;

Mzo = Mzi = 41550,16 тм;

Таблица 5.Начальная загрузка

Статья нагрузки	Вес груза, т	Мz, тм	Мx, тм
Трюм №1	72,27	142,37	638,87
Нижний твиндек №1	90,13	352,41	668,76
Верхний твиндек №1	173,47	869,08	3 840,63
Трюм №2	16,81	15,80	103,72
Твиндек №2	291,79	630,27	580,66
Трюм №3 (тара)	141,77	304,81	954,11
Твиндек №3 (тара)	57,41	280,73	259,49
Цист. техн. рыбьего жира	36,70	59,09	-1 111,28
Цист. медиц. рыбьего жира №62	9,96	49,10	-336,35
Рыбная мука в охлажд. трюме	140,95	370,70	-4 579,47
Рыбная мука в цист. №48,55	12,84	38,91	-327,81
Склад консервов	16,03	37,35	-230,35
Рыба в палубных бункерах	18,35	159,83	-158,91
Рыба на палубе	0	0	0
Рыба на джильсане	0	0	0
Рыба в бункерах	1,69	8,96	-53,27
Рыба на лин. перераб. и в мороз	5,74	49,48	-2,64
	1 085,91	3 368,88	246,18

Разгружаем судно. Составляем конечную загрузку судна.

Таблица 6. Конечная загрузка

Статья нагрузки	Вес груза, т	Мz, тм	Мx, тм
Трюм №1	0	0	0
Нижний твиндек №1	0	0	0
Верхний твиндек №1	0	0	0
Трюм №2	0	0	0
Твиндек №2	0	0	0
Трюм №3 (тара)	0	0	0
Твиндек №3 (тара)	0	0	0
Цист. техн. рыбьего жира	0	0	0
Цист. медиц. рыбьего жира №62	0	0	0
Рыбная мука в охлажд. трюме	0	0	0
Рыбная мука в цист. №48,55	0	0	0
Склад консервов	0	0	0
Рыба в палубных бункерах	0	0	0
Рыба на палубе	0	0	0
Рыба на джильсане	0	0	0
Рыба в бункерах	0	0	0
Рыба на лин. перераб. и в мороз	0	0	0
	0	0	0

3.1 Определяем новое водоизмещение

Р1 = Р0 + (Ркон - Рнач) (3.1)

Р1 = 6727,47 + 0 - 1085,91 = 5641,56 т;

Мх1 = Мх0 + (Мхкон - Мхнач) (3.2)

Мх1 = -23829,60 + 0 - 246,18 = -24075,78 тм;

Мz1 = Мz0 + (Mzкон - Мzнач) (3.3)

Мz1 = 41550,16 + 0 - 3368,88 = 38181,28 тм;

3.1.2 Находим Xg1 и Zg1

Xg1 = Мх1/ Р1 (3.4)

Xg1 = -24075,78/5641,56= - 4,27 м;

Zg1 = Мz1 / Р1 (3.5)

Zg1= 38181,28/5641,56= 6,76 м;

3.1.3.1 Определяем осадки оконечностей судна dн1 и dк1 по диаграмме осадок

dн1 = 2,70 м;

dк1 = 7,10 м;

dср1 = (dн +dк ) / 2 (3.6)

dср1 = 4,90 м;

Определяем дифферент судна:

d1 = dн1 - dк1 (3.7)

d1 = - 4,40 м (дифферент на корму);

3.1.3.2 Определяем изменение осадки судна при входе в порт с пресной водой (1 = 1,000 т/м3) , учитывая, что перед входом в порт 2 = 1,025 т/м3

d = ( 2 - 1 ) ·V / (S · 1), (3.8)

где d - изменение осадки;

Площадь действующей ватерлинии S и весовое водоизмещение V определяем из гидростатических кривых по значению dср.

V (3) = (10*8,3*200) /3 = 5533 м3

S (4) = (10*7,8*50) / 3 = 1300 м2

d = ((1,025 - 1,000) * 5533/ (1,000 * 1300)= +0,106 м

3.1.4 Определяем вес груза, который может быть принят на судно без нарушения нормативных требований Регистра (по грузовой шкале).

Определяем вес судна при посадке по летнюю грузовую ватерлинию

Pлгв = 9260 т;

P = Pлгв - P1 (3.9)

Р = 3618,44 т

3.1.5 Используя величины Zg и dср, находим аппликату метацентра Zm и поперечную метацентрическую высоту h. Из гидростатических кривых по dср выбираем значение Zm,

Zm= 109/3*0,2= 7,27 м;

h = Zm- Zg; (3.10)

h = 7,27 - 6,76 = 0,51 м;

3.1.6 Для построения диаграммы статической остойчивости в заданном случае нагрузки определяем значения плеч статической остойчивости l при различных углах крена

Используем универсальную диаграмму статической остойчивости.

Таблица 7. Построение ДСО

?	0?	10?	20?	30?	40?	50?	60?	70?	80?	90?
l?	0,00	0,11	0,27	0,59	0,96	1,17	1,22	1,11	0,99	0,91

По данным Таблицы 7 строим ДСО

Рисунок 3.1 - Построение ДСО

3.1.7 Учитывая, что диаграмма динамической остойчивости является интегральной кривой по отношению к диаграмме статической остойчивости, построение ее можно выполнять, используя приближенный способ интегрирования по правилу трапеций. В соответствии с этим правилом плечо динамической остойчивости для любого угла крена вычисляется по формуле:

lдин= / 2 · (l0 + 2 · l1 + 2 · l2 + … + 2 · ln-1 + ln ), (3.11)

где - изменение угла крена, град.;

l- плечо угла крена, град.;

Результаты расчетов заносим в Таблицу 8.

1) lдин10o = 0,174 / 2 · 0,11 = 0,0100

2) lдин20o = (0,11 + 0,27)· 0,174/2 + 0,0100 = 0,043

3) lдин30o = (0,27 + 0,59)· 0,174/2 + 0,043 = 0,118

4) lдин40o = (0,59 + 0,96)· 0,174/2+ 0,118 = 0,253

5) lдин50o = (0,96 + 1,17)· 0,174/2 + 0,253 = 0,439

6) lдин60o = (1,17 + 1,22)· 0,174/2 + 0,439 = 0,647

7) lдин70o = (1,22 + 1,11)· 0,174/2 + 0,647 = 0,851

8) lдин80o = (1,11 + 0,99)· 0,174/2 + 0,851 = 1,034

9) lдин90o = (0,99 + 0,91)· 0,174/2 + 1,034 = 1,200

Таблица 8. Построение ДДО

?	0?	10?	20?	30?	40?	50?	60?	70?	80?	90?
lg	0	0,010	0,043	0,118	0,253	0,439	0,647	0,851	1,034	1,200

По данным Таблицы 8 строим ДДО

Рисунок 3.2 - Построение ДДО

3.1.8 Требования к остойчивости судов регламентируются Правилами классификации и постройки морских судов Регистра

3.1.9 Требования к критерию погоды К

3.1.9.1 Остойчивость судна считается достаточной по критерию погоды К, если соблюдено условие

K = b / a 1.0 (3.12)

Найдем плечо ветрового кренящего момента:

lw1= 0.001 · p · A · Zv /gP (3.13)

где P - величина давления ветра на квадратный метр площади парусности, кг/м2;

A - площадь парусности, м2;

Zп - аппликата центра парусности, м;

dср - средняя осадка носом и кормой, м;

3.1.9.2 Определяем площадь парусности и аппликату центра парусности

Используем документ « Боковой вид ».

Таблица 9. Расчет площади парусности

№	Площадь фигуры Si м2	Аппликата ЦТ Zi м	Si*Zi м3
1	928,53	10,13	9406,01
2	169,18	15,19	2569,84
3	102,4	17,72	1814,53
4	25,64	17,3	443,57
5	5,7	16,04	91,43
6	5,88	18,15	106,72
7	37,84	13,08	494,95
8	7,12	16,04	114,2
9	80,14	20,26	1623,64
10	24,22	20,26	490,7
11	39,89	17,3	690,1
12	26,71	26,16	698,73
13	28,49	27,43	781,48
14	12,82	5,91	75,77
15	5,34	18,57	99,16
16	27,42	24,48	671,24
17	29,38	13,5	396,63
18	10,69	19,41	207,49
19	13,36	24,48	327,05
20	10,69	20,26	216,58
21	15,14	37,14	562,3
22	9,79	28,7	280,97
23	178,08	4,64	826,65
	1794,45	--	22989,75

A = Si · (1,02), (3.14)

где Si - площадь каждого элемента корпуса судна, м2;

A = 1794,45 · 1,02 = 1830,34 м2;

Zп =Si · Zi / A (3.15)

Zп = 22989,75 / 1830,34 = 12,56 м;

3.1.9.3 Определяем p по таблице 2.1.4.1-2 из Регистра.

P = 504 Па ;

3.1.9.4 Определяем плечо парусности Zv

Zv= Zп - dср / 2 (3.16)

Zv= 12,56 - 4,90/ 2 = 10,11 м;

3.1.9.5 Находим плечо ветрового кренящего момента lw1

lw1= 504*1830,34*10,11 / 1000*9,81*5641,56 = 0,168 м

3.1.9.6 На накрененное судно динамически действует порыв ветра, которому соответствует плечо кренящего момента lw2. Кренящее плечо lw2 определяется по формуле:

lw2= 1,5*lw1 (3.16)

lw2 = 1,5* 0,168 = 0,252 м

3.1.9.7 Определим амплитуду качки судна с круглой скулой 1r

1r=109 k Х1 Х2 (3.17)

где k - коэффициент учитывающий влияние скуловых и брусковых килей. Для нашего случая k =1.

r- параметр, определяемый по формуле

значение r не должно приниматься больше 1;

S- безразмерный множитель, определяемый по таблице 2.1.5.1-3 Регистра в зависимости от периода бортовой качки T, который рассчитывается по формуле

X1, X2 - безразмерные множители, определяемые по таблицам 2.1.5.1-1 и 2.1.5.1-2 Регистра;

3.1.9.7.1 По таблице 2.1.5.1-1 находим Х1

В/ dср

В- ширина судна, м.

dср- средняя осадка судна, м.

В / dср = 17,3/4,90 = 3,53

по этому значению найдем, что Х1= 0,795

3.1.9.7.2 По таблице 2.1.5.1-1 находим Х2

CB = V/(LBdср) (3.18)

V=5641.56/1.025=5503.96 м3

CB = 5503,96 / (100 · 17,3 · 4,90) =д 0,649

где CB - коэффициент полноты;

L -длина судна, м;

B - ширина судна, м;

X2 = 0,970

3.1.9.7.3 Определяем параметр r.

r = 0,73 + 0,6*( 6,76- 4,90) / 4,90 = 0,958

3.1.9.7.4 Определим множитель S по таблице 2.1.5.1-3

(3.19)

где ,

h- исправленная метацентрическая высота (с поправкой на свободные поверхности жидких грузов);

- длина судна по ватерлинии.

с = 0,373 + 0,023( 17,3/4,90) - 0,043( 100/100) = 0,411

= 20.03 с

По данному значению T найдем что S = 0,035

Вычисляем значение 1r:

1r = 15.39°

3.1.9.8 Строим диаграмму статической остойчивости.

Рисунок 3.3 - Построение ДСО для расчета К

3.1.9.8.1 Из начала координат по вертикальной оси откладываем значение lw1=0,168 м. и через это значение проводим прямую параллельную оси абсцисс. Данная прямая пересечет кривую в точке А при значении угла крена w1 . Из точки А отложим влево значение 1r= 15.39о и через полученную точку В проводим прямую параллельную оси ординат. Данная прямая пересечет кривую в точке С. Откладываем значение lw2 = 0,252 м. по вертикальной оси и через это значение проводим прямую параллельную оси lw1 и эта прямая в пересечении с графиком даст точку D, а в пересечении с прямой 1r дает точку F. Проведем еще одну прямую через значение w2 = 500 которая пересекает кривую в точке H, а прямую lw2 в точке K. После построения мы получили две фигуры похожие на треугольники. Площадь треугольника CDF будет a, а площадь треугольника DHK b.

3.1.9.8.2 Определим численные значения а и b.

а = 19/57,3*0,27*0,5 = 0,045 рад*м

b = 33/57,3*0,9*0,5 = 0,259 рад*м

3.1.9.9 Находим величину критерия погоды К.

К = 0,259/ 0,045 = 5,76

3.1.9.10 Определяем соответствие загрузки судна требованиям Регистра.

3..9.10.1 Критерий погоды К = 5,76 > 1 значит требование выполняется

3.1.9.10.2 h = 0,51 м. > 0.15 м. => указанное требование выполняется.

3.1.9.10.3 Для нашего судна L = 100 м. lст. мах.= 1,22 м. > 0,21 м. => данное требование выполняется.

3.1.9.10.4 Как видно из диаграммы зак> 600.Это удовлетворяет требованию Регистра.

3.1.9.10.5 По диаграмме статической остойчивости мах.= 600 > 300 - требование выполняется.

3.1.9.10.6 Sдсо30 =0,118 рад*м. > 0,055 рад*м. все три требования

Sдсо40 =0,253 рад*м. >0,09 рад*м. |=> выполняются.

Sдсо40-30 = 0,135 рад*м. > 0,03 рад*м.

3.2 Определяем изменение метацентрической высоты при взятии на подвес всеми стрелами максимального груза

h

где Ро- начальная загрузка Таблица №1, т;

рi- грузоподъемность стрелы при одиночной работе, т;

lпi- длина подвеса каждой стрелы, т;

h = - (р1 · lп1 + р2 · lп 2 + р3 · lп 3 + р4 · lп 4 + р5 · lп 5 + р6 · lп 6 + р7 · lп7 + р8 · lп 8) / P0 (3.20)

р1 = р2 = р3 = р4 = 5 т;

p5 = p6 = p7 = p8 = 3 т;

lп1 = lп 2 = lп 3 = lп 4 = 15 м;

lп 5 = lп 6 = lп 7 = lп 8 = 25 м;

h = -0,089 м;

3.3 Определяем вес груза, который необходимо переместить с борта на борт, чтобы оголить борт в районе мидель шпангоута для ремонта части погруженной обшивки судна

Поврежденное место находится ниже ватерлинии на 30% средней осадки судна при исходном варианте загрузки.

(3.21)

Mkp = p * ly cos (3.22)

где р - вес груза который нужно переместить, т;

ly - расстояние на которое перемещаем груз поперек судна, м;

ly = 0,8В - расстояние между цистернами

Mkp= Мв (3.23)

p lycos = Ро· h sin (3.24)

tg = (p · ly)/( Ро · h) (3.25)

(1/3 · dcp) / (B/2) = (p · ly) / (Ро · h) (3.26)

следовательно

р = (Ро · h · 1/3 · dcp) / (B/2 · ly) (3.27)

р = (6727,47*1,02*0,33*5,60) / (8,65*0,8*17,3) = 105,9 т

Для построения исправленной диаграммы статической остойчивости, учитывающей поперечное перемещение груза, следует вычислить новые значения плеч восстанавливающего момента () по формуле

= - р/ Р*ly*cos (3.28)

Где - плечо статической остойчивости исходной диаграммы статической остойчивости а ly- расстояние на которое перемещается груз поперек судна и примерно равно 0,8 В ( В - ширина судна)

Рассчитаем плечи статической остойчивости и полученные данные занесем в таблицу № 9.

Таблица № 9. Плечи статической остойчивости

?	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
l?	0,00	0,20	0,47	0,89	1,36	1,60	1,67	1,57	1,46	1,42
l?1	-0,22	-0,01	0,27	0,70	1,19	1,46	1,56	1,50	1,42	1,42

По данным таблицы построим исправленную диаграмму статической остойчивости.

Рисунок 3.5 - Исправленная ДСО

3.4 Определить угол крена от ровного ветра 9 баллов при наклонении с прямого положения

Pv = 400 Н/м2 - удельное сопротивление ветра при силе ветра 9 баллов по шкале Бофорта.

Пользуясь значениями указанных исходных данных определяем величину кренящего статического момента.

Mkpст = 0,001 ·Av · Pv · (zп - dср / 2) (3.28)

где 0,001 · Av · Pv - аэродинамическая сила, т;

Pv -- удельное давление ветра силой 9 баллов, Pv=40кгс/м2

Av -- площадь парусности Av=1648,7 м2

(zп - dср / 2) - плечо силы, м;

Mkpст = 0,001*1648.7*40*(13.71-5.6/2) =

Mkpст = 716.2 тм;

Плечо кренящего момента

Lсткр = Mkpст/ Ро (3.29)

Lсткр=716.2/6727.47=0.11 м

Lсткр = 0,11 м;

По ДСО определяем искомый угол = 5°

3.5 Используя, ДСО определяем предельный угол статического крена, максимальный статический кренящий момент, начальную поперечную метацентрическую высоту и сравниваем ее значение с найденным в Части 2

3.5.1 Предельный угол статического крена соответствует максимуму ДСО.

3.5.2 Определяем предст

предст = 60°

3.5.3 По ДСО находим lmaxкрст

lmaxкрст = 1,67;

Mmaxкрст = P · lmaxкрст (3.30)

Mmaxкрст= 11234,87 тм

3.5.4 Начальную поперечную метацентрическую высоту определяем по ДСО

h = 1,1 м

3.5.6 Определяем максимальный вес груза, который может быть перемещен по вертикали из трюма в твиндек или на палубу без опасности для остойчивости судна

p = Po · h / (z2 -z1) (3.31)

где p - вес перемещаемого груза;

h - разность между min и исходной h; h = h - hmin ;

z2, 1 -координаты центра тяжести перемещаемого груза;

Из бокового вида z2 -z1 = 16 м

hmin= 0,15 м.

тогда h = 1,02 - 0,15 = 0,87 м.

Определим вес груза р = 6727,47*0,87 /16 = 365,8 т.

3.6 Построим исправленную диаграмму статической остойчивости

= (3.33)

где h определяется по формуле

(3.34)

Полученные значения плеч занесем в таблицу № 10.

Таблица № 10. Исправленные плечи статической остойчивости

?	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
l?	0,00	0,20	0,47	0,89	1,36	1,60	1,67	1,57	1,46	1,42
l?1	0,00	0,05	0,17	0,46	0,80	0,93	0,92	0,75	0,60	0,55

По данным таблицы №10 построим исправленную диаграмму статической остойчивости.

Рисунок 3.6 - Построение исправленной ДСО

4. Расчет по обеспечению всплытия судна, сидящего на мели

4.1.1 Определяем реакцию грунта и точку ее приложения при посадке на мель неповрежденного судна, считая, что осадка носом и осадка кормой на грунте равны:

dнгр= 0,9* dн = 0,9*3,6 = 3,24 м.

dкгр= 1,05* dк = 1,05*7,6 = 7,98 м.

dср= 5,6 м.

4.1.2 Считаем, что судно водонепроницаемо и опирается на камень в одной точке. Тогда к силам, действующим до посадки на мель на судно ,то есть к весу P и силе плавучести *V ,добавляется третья сила - реакция опоры. Величину этой реакции и абсциссу точки ее приложения можно определить по формулам:

R = P - Pгр, где (4.1)

R - реакция грунта;

Pгр -водоизмещение судна на мели.

4.1.3 По диаграмме осадок, используя значения dнгр и dкгр м, определяем величины Pгр и MX.

Pгр = 6900 т;

MXгр = - 32500 тм;

R = 6727,47 - 6900= - 172,53 т;

Находим абсциссу точки приложения:

XR = (P · Xg - Pгр · Xгр) / R; (4.2)

XR = (MX -MXгр) / R (4.3)

XR = 50,26 м;

4.2 Оценить начальную остойчивость судна, сидящего на мели, и проследить за изменением начальной остойчивости при отливе. Определить предельный уровень, до которого вода может опуститься без опасности для остойчивости судна

4.2.1 Судно имеет положительную остойчивость, если выполняется условие

MВ = (? • Vгр • Zmгр - Po • zg) • sin (4.4)

? • Vгр • Zmгр - Po • zg> 0 (4.5)

? • Vгр • Zmгр>Po • zg (4.6)

MZ>Po • zg (4.7)

Изменение остойчивости судна во время отлива вызвано изменением силы плавучести · Vгр и аппликаты поперечного метацентра.

4.2.2 Определяем величины Vгр и Zmгр из гидростатических кривых для разных осадок. Значения осадок получим, изменяя среднюю осадку с шагом

d = - 0.1 м

= 1,025 кгс/м3.

Таблица 11. Зависимость ? • Vгр • Zmгр от dсргр

dср	Vгр	Zmгр	? · Vгр ·Zmгр
4,7	5200	7,2	38376
4,8	5333,33	7,2	39359,98
4,9	5533,33	7,2	40835,98
5	5666,67	7,13	41413,44
5,1	5800	7,13	42387,85
5,2	5933,33	7,13	43362,26
5,3	6066,67	7,13	44336,74
5,4	6200	7,1	45120,5
5,5	6333,33	7,1	46090,81
5,6	6466,67	7,1	47061,19
5,7	6666,67	7,1	48516,69

4.2.3 На основе полученных данных строим график зависимости произведения

VгрZmгрот средней осадки судна и с его помощью определяем минимально допустимую осадку судна.

Рисунок 4.1 - Зависимость ? • Vгр • Zmгр от dсргр dсрmin= 5,05 м;

4.3.1 Определяем вес и абсциссу ЦТ грузов, при снятии которых судно всплывает над грунтом, имея под днищем запас воды =0,3 м

4.3.2.1 Для всплытия аварийного судна необходимо, чтобы ватерлиния всплытия проходила ниже аварийной и под днищем имелся запас воды

Определяем осадки оконечностей судна по ватерлинию всплытия

dн вспл= dнгр- ; (4.8)

dквспл= dкгр - ; (4.9)

dнвспл= 2,94 м;

dквспл= 7,68 м;

4.3.2.2 По диаграмме осадок определяем

Pвспл = 6450 т;

MX = - 32000 тм;

Определяем вес снимаемого груза

Pгр = P - Pвспл = 6727,47 - 6450 = 277,47 т;

4.3.2.3 Определяем абсциссу ЦТ

Xгр = ( P*Xg - Pвспл · Xgвспл ) / Ргр; (4.10)

Xгр = 1,27 м;

4.3.2.4 Поскольку в точке с абсциссой, равной Xгр, отсутствует груз весом Pгр ,то всплытие судна с мели обеспечивается снятием нескольких грузов, общий вес которых и координата ЦТ равны соответственно Pгр и Xгр

Другими словами, снятие нескольких грузов заменяют снятием одного эквивалентного груза, параметры которого вычисляются по формулам:

Pгр = pi; (4.11)

Xгр = pi*Xi / pгр; (4.12)

4.4 Выполнить расчеты по снятию судна с мели за счет изменения дифферента

Исходя из того, что судно сидит на камне без крена и рельеф грунта под днищем позволяет менять дифферент, то всплытие судна можно обеспечить соответствующим продольным перемещением груза при условии, что точка касания судном камня расположена достаточно близко от оконечности.

Определяем осадку судна над точкой касания.

dсргр= 5,6 м.

tg гр = (dнгр - dкгр ) / L, (4.13)

где гр - угол дифферента судна, сидящего на мели

tgгр = -0,047;

dA = dсргр + XR· tgгр; (4.14)

dA = 3,21 м;

Дифферент, при котором средняя осадка судна на грунте будет равна первоначальной, может быть определен из уравнения:

dНвспл - dКвспл = (dA - dсргр )L/ XR, (4.15)

где dН ВСПЛ ,dК ВСПЛ - осадки носом и кормой, при которых произойдет всплытие судна с камня за счет изменения дифферента без запаса воды под днищем.

dН ВСПЛ - dК ВСПЛ = -4,7 м;

b = -4,7 м

Для построения кривой дифферента зададимся различными значениями dНВСПЛ , dК ВСПЛ.

dнвспл = dквспл + b

Таблица 12. Нахождение кривой дифферента

dквспл	8,3	8,0	7,5	7,0	6,5	6,0	5,5
dнвспл	3,6	3,3	2,8	2,3	1,8	1,3	0,8

Наносим кривую дифферента на диаграмму осадок судна и по точке пересечения с прямой начального водоизмещения P определяем требуемый статический момент судна относительно плоскости миделя и абсциссу ЦТ судна.

MX вспл = - 31000 тм;

Определяем дифферентующий момент.

Мдиф= Мхо - Мвспл; (4.16)

Мдиф= - 23829,6 + 31000 = 7171 тм.

5. Расчет непотопляемости аварийного судна

5.1 Определить посадку и начальную остойчивость судна после затопления указанного в задании отсека 3 категории

Для решения этой задачи исходными данными являются параметры посадки и остойчивости неповрежденного судна:

V - объемное водоизмещение;

V = 6621.42 м3

So - площадь ватерлинии;

So = 1375 м2;

Xf - абсцисса центра тяжести площади ватерлинии;

Xf = -1,5 м

H и h - продольная и поперечная метацентрические высоты;

ZM = 135 м;

Zg = 6,18 м;

H = ZM- Zg = 129,00 м;

h = 1,02 м ;

dн ,dк ,dср - осадка на носовом и кормовом перпендикулярах и на миделе;

L - длина между перпендикулярами;

dср = 5,6 м;

dк = 3,6 м;

dн = 7,6 м;

Расчет выполняется по методу постоянного водоизмещения по следующей последовательности.

5.1.1 Потерянная площадь ватерлинии

S' = So - S (5.1)

где So - площадь ватерлинии, м2;

S...