Теория и устройство судна

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

КЕРЧЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА «Судовождение»

КУРСОВАЯ РАБОТА

«Теория и устройство судна»



ЧАСТЬ 1. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИКО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СУДНА. КЛАСС СУДНА РМРС

Номер зачетки: 14 КСВ55

Вариант задания: 2.3.1

1.1 Исходные данные к курсовой работе

Характеристики судна порожнем:

Таблица 1

Тип судна	Д0 ,т	Xgo,м	Zgo, м
БАТМ «Пулковский меридиан»	3770	-5,1	7,57

1.2 Основные технико-эксплуатационные характеристика судна

1. Длина наибольшая: 103,7 м.

2. Длина между перпендикулярами: 96,4 м.

3. Ширина судна: 16,0 м.

4. Высота борта до ГЛ палубы: 7,4 м.

5. Высота борта до верхней палубы: 10,2 м.

6. Осадка порожнем носом: 2,16 м.

7. Осадка порожнем кормой: 6,33 м.

8. Осадка в грузу носом: 5,13 м.

9. Осадка в грузу кормой: 6,61 м.

10. Дедвейт: 1904,0 т.

11. Грузоподъёмность: 1364 т.

12. Валовая регистровая вместимость: 4407,0 рег.т.

13. Чистая регистровая вместимость: 1322,0 рег.т.

14. Мощность двигателя: 2x2580 кВт

15. Тип движителя: ВРШ

16. Частота вращения винта: 520 об/мин.

17. Паспортная скорость: 14,3 уз.

18. Класс судна: РМРСКМ*Л2А2

1.3 Типовые варианты эксплуатационной нагрузки БАТМ «Пулковский меридиан»

Таблица 3

№ п/п	Варианты эксплуатационной нагрузки судна
1	Выход на промысел со 100% запасов и 0% груза в трюмах



ЧАСТЬ 2. определение центра тяжести и посадки судна. контроль плавучести и остойчивости судна

2.1 Информация об остойчивости судна

Из табл.1 и приложения 2.1 записываем водоизмещения и координаты центра тяжести судна порожнем, а также массы и координаты центров тяжести переменных грузов для заданного случая нагрузки. В таблице подсчитывают статические моменты масс судна порожнем и переменных грузов относительно плоскости мидель-шпангоута и основной плоскости. Для заданного случая нагрузки путём суммирования определяем массу (водоизмещение) судна и её статические моменты относительно мидель-шпангоута и основной и основной плоскости

Таблица 4

Номер варианта
1
0% груза 100% запаса
Статистика нагрузок	m, т	Xg0, м	Zg0, м	mx, тм	mz, тм
Судно порожнем	3770,00	-5,10	7,57	-19227,00	28538,90
1	Дизельное топливо	Цистерна ДТ-1 нос-8шп, форпик	81.8	44.4	5.98	3631,92	489,16
2		ДТ-2, 8-17шп,ДП	364.8	37.8	7.04	13789,44	2568,19
3		ДТ-3, 16-44шп, Пр Б	52.4	25.4	1.02	1330,96	53,45
4		ДТ-4, 16-43шп, ЛБ	50.8	25.7	1.02	1305,56	51,82
5		ДТ-5, 44-72шп, ПрБ	48.1	6.7	0.69	322,27	33,19
6		ДТ-6, 46-72шп,ЛБ	47.3	6.4	0.68	302,72	32,16
7		ДТ-7, 42-70шп, ПрБ	43.2	7.3	0.83	315,36	35,86
8		ДТ-8, 42-70шп, ЛБ	41.9	7.3	0.83	305,87	34,78
9		ДТ-9, 69-79шп, ПрБ	61.4	-4.1	1.85	-251,74	113,59
10		ДТ-10, 69-79шп,ЛБ	25.3	-4.4	0.89	-111,32	22,52
11		ДТ-11, 69-79шп,ДП	63.8	-5.3	0.98	-338,14	62,52
12		ДТ-12, 74-79шп, ЛБ	17	-6.5	2.46	-110,50	41,82
13		ДТ-13, 74-79шп, ЛБ	11.5	-6.6	3.29	-75,90	37,84
14		ДТ-14, 74-79шп, ЛБ	12	-6.6	3.46	-79,20	41,52
15		ДТ-15,104-107шп, ЛБ	4.2	-26.9	1.99	-112,98	8,36
16		ДТ-16, 128-корма, ЛБ	59.4	-45.9	6.54	-2726,46	388,48
17		ДТ-17, 128-корма, ПрБ	56.5	-46	6.53	-2599,00	368,95
18		Цистерна ДС-1, 79-87шп, ПрБ	23.9	-11.1	0.56	-265,29	13,38
19		ДС-2, 79-87шп, ЛБ	25.4	-11	0.56	-279,40	14,22
20		ДС-2, 104-111шп, ДП	20.5	-28	0.28	-574,00	5,74
21		ДС-4, 74-79шп, ЛБ	8.3	-6.6	2.02	-54,78	16,77
22		ДС-5, 104-110шп, Прб	13	-27.6	2.17	-358,80	28,21
23		Цист. Диз. Топлива ДС для АДГ	1.1	-11.6	12.04	-12,76	13,24
24		ДС-6, 96-99шп.	4.9	-20.5	8.89	-100,45	43,56
25		Расх.цист.диз.топлива для котла 98-99шп,ПрБ	2	-22.3	6.6	-44,60	13,20
26
27	Смазочное масло	Цист. Осн. Запаса масла 88-103шпПрБ	29.7	-19.1	0.38	-567,27	11,29
28		88-103шп, ЛБ	26.7	-20.2	0.39	-539,34	10,41
29		Цист.отраб.масла 87-88шп, ЛБиПрБ
30		Мелк.цист.смаз.масла89-95шпЛБиПрБ	3.7	-17.8	8.19	-65,86	30,30
31		Цист. Масла гидросистем	2.7	-29.1	3.55	-78,57	9,59
32	Котельн. Воды	Цистерна КВ-1 99-103шп ПрБ	6.7	-23.7	4.1	-158,79	27,47
33		КВ-2 99-103шп ЛБ	7.5	-23.7	4.12	-177,75	30,90
34
35	Пресная вода	Цист мытьевой воды 42-46шп ПрБ	11.9	16.2	4.62	192,78	54,98
36		44-46шп ЛБ	17.9	15.3	5.54	273,87	99,17
37		Цист питьевой воды 44-46шп ПрБ	14.6	15.3	6.07	223,38	88,62
38		44-46шп ЛБ	14	15.3	5.88	214,20	82,32
39		42-46шп ПрБ	20.7	15.9	5.71	329,13	118,20
40
41	Проч. цист	Цист охлажд воды 123-корма ДП	11.4	-40.8	1.1	-465,12	12,54
50		Тара в трюме №2	100	6	3.66	600,00	366,00
52		Тара и компоненты для производства консервов и пресервов	15.9	-22.9	7.7	-364,11	122,43
53
56	Снабжение, экипаж, провизия	86.3	-17.4	10,48	1501,62	904,42
Судно в грузу	m, т	Xg, м	Zg, м	mx, тм	mz, тм
	5280,20	-1,534656	6,636122	-8103,29	35040,05

2.2 Определение осадки носом и кормой

Для определения осадки судна носом и кормой используем диаграмму осадок судна носом и кормой (Приложение 2.2).

Для определения осадок носом и кормой БАТМ «Пулковский меридиан» полагают, что и находят точку пересечения кривых т. И м., построенных для найденных значений указанных величин.

Осадка носом м., осадка кормой м. (рис 1)

м.

2.3 Определение метацентрической высоты:

Поперечную метацентрическую высоту определяем по формуле:

Значения r и для БАТМ «Пулковский меридиан» находят по диаграммам, приведённым в приложениях 2.3 и 2.4, в зависимости от найденных ранее и м., м.

Исходя из осадка носом м., осадка кормой м., получаем = 3,2 м. (рис. 2)



Исходя из осадка носом м., осадка кормой м., получаем = 4,2 м. (рис. 3)

Поперечную метацентрическую высоту определяем по формуле:

h = r + z_c - z_g = 4,2 + 3,2 - 6,64 = 0,76 м.

2.4 Соответствие требованиям Регистра России

Соответствие плавучести судна требованиям Регистра России проверяют путём сравнивания средней осадки d с осадкой d_г.м. по соответствующую грузовую мерку. Плавучесть будет удовлетворять требованиям Регистра Украины, если d ? d_г.м. Осадку судна носом и кормой берем из таблицы Основные технико-эксплуатационные характеристики судна. Осадка носом м., осадка кормой м.

d_г.м = (5,13 + 6,61)/2 = 5,87 м.

Т.е. плавучесть судна удовлетворяет этим требованиям, так как d(5,63)_г.м(5,87).

Проверка остойчивости судна, с точки зрения соответствия требований Регистра Украины, осуществляется сравнением рассчитанной аппликаты центра тяжести z_g с ее критическим значением z_g.кр. Если, z_g ? z_g.кр. это означает, что остойчивость судна удовлетворяет нормам остойчивости Регистра России. Критические аппликаты z_g.кр. находят в функции от водоизмещения судна Д = 5280,2 т., по кривым приложения 2.5 для БАТМ «Пулковский меридиан».



=>, это означает, остойчивость судна удовлетворяет нормам остойчивости Регистра



ЧАСТЬ 3. РАСЧЁТ И ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММ СТАТИЧЕСКОЙ И ДИНАМИЧЕСКОЙ ОСТОЙЧИВОСТИ

3.1 Построение диаграммы статической остойчивости

Диаграмму статической остойчивости для БАТМ «Пулковский меридиан» строят с помощью пантокарен, приведённых в приложениях 2.6.

Пантокарены позволяют по водоизмещению судна V найти плечи остойчивости формы l_ф для углов крена и = 10?,20?,…

Водоизмещение судна: V= Д/с = 5280,2/1,025 = 5151,2 (м³),

Где с - плотность морской воды (с=1,025 т/ м³)

И, ?	10	20	30	40	50	60	70	80	90
lф	0,73	1,53	2,33	3,08	3,6	3,9	4,03	3,975	3,75



Подсчитав для этих же углов крена плечи статической остойчивости веса l_в = (z_g - z_c) sinИ, находим плечи статической остойчивости l_И = l_ф - l_в

И	10	20	30	40	50	60	70	80	90
lф	0,73	1,53	2,33	3,08	3,6	3,9	4,03	3,975	3,75
lв	0,597	1,175	1,718	2,209	2,63	2,98	3,23	3,38	3,436
lИ	0,133	0,355	0,612	0,87	0,97	0,92	0,8	0,59	0,314

l_в = (z_g - z_c) sinИ = (6,64-3,2 ) sinИ =3,44 sinИ

После определения l_И , строят диаграмму статической остойчивости l_И(И).

3.2 Построение диаграммы динамической остойчивости

Так как диаграмма динамической остойчивости является интегральной кривой по отношению к диаграмме статической остойчивости, плечи динамической остойчивости l_d при углах крена И =10?,20?,… и т.д. могут быть использованы следующие зависимости:

l_d(10?) = 0,5 дИ (l₀ + l₁₀);

l_d(20?) = 0,5 дИ(l₀ + 2l₁₀ + l₂₀);

l_d(30?) = 0,5 дИ (l₀ + 2l₁₀ + 2l₂₀+ l₃₀);

l_d(И?) = 0,5 дИ (l₀ + 2l₁₀ + 2l₂₀+ l₃₀ + …l_И),

где дИ = 0,174 рад, l₀, l₁₀, l₂₀ и т.д. - плечи статической остойчивости при 0?,10?,20?,…и т.д.

Примем, что 0,5*дИ =0,5*0,174=0,087

И	10	20	30	40	50	60	70	80	90
ld	0,0116	0,05407	0,138	0,267	0,42725	0,5919	0,7419	0,8631	0,94189

3.3 Определение метацентрической высоты

Для определения метацентрической высоты необходимо на диаграмме статической остойчивости сделать следующие построения провести касательную к диаграмме статической остойчивости в начале координат, отложить по оси абсцисс один радиан и через полученную точку провести вертикаль до пересечения с касательной. Отрезок вертикали между касательной и осью абсцисс и даёт в масштабе метацентрическую высоту судна, т.к. дl/дИ = h при И =0.

По графику видно, что h_мет =0,75 м. (рис. 6)

3.4 Проверка параметров диаграммы статической остойчивости на соответствие нормам остойчивости Регистра Украины

По диаграмме статической остойчивости определяют максимальное плечо статической остойчивости l_max = 0,97 м., соответствующий ему угол крена И_max = 50? и угол заката диаграммы И_зак= 98? и сравнивают их с требованиями Регистра России. Регистр России требует, чтобы l_max было не менее 0,25м для судов L ? 80м и не менее 0,20м для судов L > 105м при угле крена И_max > 30⁰. В итоге получаем, что параметры диаграммы статистической остойчивости соответствуют нормам остойчивости Регистра Украины.



ЧАСТЬ 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОСАДКИ И ОСТОЙЧИВОСТИ СУДНА В РАЗЛИЧНЫХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ УСЛОВИЯХ

4.1 Определить массу перемещаемого или принимаемого груза для увеличения исходной осадки судна кормой на 0,5м

На диаграмме осадок БАТМ «Пулковский меридиан» (см. приложение 2.2) операция перемещения груза лежит на кривой Д = const.

Определив точки пересечения этой кривой с прямыми линиями, проведёнными через точки dк и dк₁=dк + 0,5, находят соответствующие этим осадкам x_c и x_c1

рис. 8

Д= 5280,20 т.,

dк = 5,75 м.,

dк₁= dк + 0,5=5,75+0,5=6,25 м.

x_g ? x_c? -1,54 м.

x_с1= -3,1 м.(рис 8)

Масса перемещаемого груза:

ml_x = Д(x_c1 - x_c ) = 5280,20*(-3,1+1,54) = -8237,112 (т*м)

В случае приёма груза необходимо дополнительно задаться конечной осадкой судна носом dн₁, водоизмещение Д₁ и абсциссу центра тяжести x принимаемого груза.

d_н= d_н1 = 5,5 м.,

dк₁= dк + 0,5=5,75+0,5=6,25 м.

Д₁=5700 т.,

x_c1=-2,4 .(рис 9)

Находим массу и абсциссу центра тяжести x принимаемого груза :

m=Д₁-Д=5980-5603,6=376,4 т.

x = (Д₁x_c1 - Дx_c)/m=(5700*(-2,4)-5280,2*(-1,54))/419,8= -13,22 м.

рис. 9



Определяем массу, которая изменит осадку на 1 см при приеме определенного груза, поэтому m_изм = m/25; m_изм = 419,8/25=16,8 т. При приеме 16,8 т. груза, осадка изменится на 1 см.

4.2 Определить массу перемещаемого с борта на борт судна груза для снабжения пояса наружной обшивки, лежащего ниже ватерлинии на 0,3м

Угол крена И определяется по чертежу поперечного сечения судна.

рис. 10

tg И = l_y/B И=arctg(l_y/B)= arctg(0,3/8) = 2,15?

Массу перемещаемого груза следует определять двумя способами:

- по формуле начальной остойчивости:

m = Дh sinИ /l_y cosИ = 5280,2*0,76*sin(2,15?)/15*cos(2,15?) = 10,04 т.,

где l_y=15 м, т.е. расстояние, на которое перемещается груз с одного борта на другой;

-с помощью диаграммы статической остойчивости, используя выражение:

m = Дl/ l_y cosИ,

где l - плечо статической остойчивости при угле крена И;

l_y - расстояние, на которое перемещается груз с одного борта на другой.

Согласно ДСО, для И = 10?, l = 0,133345 м., и, учитывая то, что от 0? до 10? идет линейная зависимость плеча статистической остойчивости l от угла крена И, то для И = 2,15? l = 0,028669 м.

Данное значение вывел из пропорции:

l = (2,15*0,133345)/10 = 0,028669 м.

Определяю массу перемещаемого груза:

m = 5280,2*0.0187355945/15* cos(2,15?) = 10,1т.

4.3 Определить изменение метацентрической высоты судна и осадок судна носом и кормой после подъёма на промысловую палубу трала с уловом 80т

Для решения задачи должна использоваться формула начальной остойчивости

где дd - изменение средней осадки от приёма на судно улова массой m=80 т; z- расстояние промысловой палубы от основной плоскости.

Д=5280,2 т.

Д₁=Д+80=5280,2+80=5360,2 т.

Cчитаем что трал принят в точку с абциссой x=-25.0м

z=10,2 м.

x = (Д₁x_c1 - Дx_c)/m => x_c1= (mx+Дx_c) / Д₁

x_c1=(80*(-25.0)+ 5280,2*(-1,54))/ 5360,2=-1,89м.

По Д₁= 5360,2 т., x_c1=-1,89 м. находим осадку носом и кормой:

рис. 11

d_н = 5,45 м., d_к=5,91 м=> d₁=(5,45+5,91)/2=5,68 м.

дd= d₁-d=5,68 - 5,63 = 0,05 м.. Так как q=16,8т., то при приеме груза массой 80т., осадка изменится на 4,8 cм., т.е. изменение осадки соответствует действительности.

m/(Д+m)=80/5360,2=0,014925

=0,014925·(5,63+(0.05/2)-0,76-10,2)= - 0,076



4.4 На какое расстояние от плоскости мидель-шпангоута должен быть принят груз массой 300т, чтобы осадка судна кормой не изменилась?

Для БАТМ «Пулковский меридиан» по приложению 2.2 определяют точки пересечения кривых Д и Д₁=Д + 300 с горизонталью, проведённой через точку dк, и находят X_c и X_c1. Абсциссу центра тяжести груза определяют по формуле: x = (Д₁ x_c1 - Дx_c)/m

Д=5280,2 т.

Д₁=Д + 300=5280,2+300=5580,2 т.

dк= 5,75м.

рис. 12

x_c= -1,54 м.,

x_c1= -1,0 м.,(рис. 12)

x = (Д₁ x_c1 - Дx_c)/m=(5580,2*(-1,0)-5280,2*(-1,54))/300= 8,5 м.



4.5 Определить изменение метацентрической высоты судна при заливании промысловой палубы слоем воды 0,3 м

При решении задач следует помнить, что метацентрическая высота меняется, во-первых, вследствие приёма груза и, во-вторых, из-за наличия свободной поверхности. Если использовать формулу начальной остойчивости, то

где i_x - момент инерции площади свободной поверхности воды относительно продольной центральной оси (оси наклонения).

i_x=1/12(l*b³),

где l ,b-длина и ширина поверхности,

i_x=1/12(103,7*16³)=35396 т*м.

где m - масса воды, слоем 0,3 м., при заливании промысловой палубы длиной 103,7м. и шириной 16,0м:

1)Определяем обьем V воды как произведение длины L=40 промысловой палубы на ее ширину B=16 и высоту слоя воды, которая равна 0,3 м.

V = 40*16*0,3 = 192м³

2)Определяю массу воды как проиведение найденного обьема V, на плотность воды с равной 1,25 т/м³:

m= Vс=192*1,025=196,8 т.

где дd - изменение осадки после заливания водой промысловой палубы, определяю как:

дd= m/q=196,8/16,8 = 11,71 cм = 0,1171 м.

4.6 Определить, насколько уменьшится метацентрическая высота судна от обледенения, если период бортовой качки увеличился на 20%

Для решения задачи следует пользоваться формулой для периода бортовой качки:, полагая, что инерционный коэффициент C до и после обледенения сохраняет своё значение и величина инерционного коэффициента зависит от типа судна и колеблется в пределах 0,36 - 0,43

Период бортовой качки до обледенения: => период бортовой качки после обледенения увеличился на 20% и принял значение c. Определяю значение метацентрической высоты после обледенения:

h₁= (C_?B/ ф_?1)²=0,53м.

Отсюда делаем вывод, что от обледенения метацентрическая высота уменьшилась на дh= 0,76-0,53=0,23 м;

4.7 Определить угол крена судна на установившейся циркуляции при скорости судна на прямом курсе 12 узлов

Наибольший кренящий момент на циркуляции находят по формуле:

M_кр = 0,233ДV²(z_g - d/2)/L,



где V - скорость судна на прямом курсе.(V=12*0,514=6,168 м/с)

M_кр = 0,233*5280,2*6,168²(6,64 - 5,63/2)/96=1862,95 т*м

Угол крена на циркуляции будет равен:

и?= 57,3?M_кр/9,81 Д h.

и?= 57,3*1862,95/9,81*5280,2*0,76 = 2,7?

4.8 Найти метацентрическую высоту судна, сидящего на мели без крена с осадкой носом и кормой на 0,5м меньше, чем на глубокой воде. Определить критическую осадку, при которой судно начинает терять устойчивость

Восстанавливающий момент судна, сидящего на мели, подсчитывают по формуле:

где Vи V_a - объёмное водоизмещение судна до и после посадки на мель;

Дa = г ·V_a - вес вытесненной воды после посадки на мель;

Д = г ·V - вес судна;

Z_ma - аппликата поперечного метацентра судна, сидящего на мели.

Из формулы для M_в видно, что метацентрическая высота судна, сидящего на мели,

.



Для БАТМ «Пулковкий меридиан» Z_ma и Дa находят по диаграммам посадок (приложение 2.2) и кривым Z_c(d_н1, d_к1) и r (d_н1 , d_к1) (приложение 2.3 и 2.4).

d_к1= d_к - 0,5= 5,75-0,5 = 5,25 м.

d_н1= d_н - 0,5= 5,5-0,5 = 5,0 м.

Находим среднюю осадку после посадки на мель:

м

рис. 13

рис. 14

рис. 15

Из рисунка 13 видно, что M_a=4500 т.,x_c1=-0,8 м.

Из рисунка 3.8 видно, что Z_cа=2,9 м.

Из рисунка 3.9 видно, что r_а=4,28 м.

Вычислим объемные водоизмещения до и после посадки:

V_a= M_a/с=4500/1,025 = 4390,23 м³.

V = M /с=5280,2/1,025 = 5151,41 м³.

Вычислим вес вытесненной воды после посадки и вес судна:

Дa = сgV_a =1,025*9,81*4390,23=44144,9 кН.

Д = сgV =1,025*9,81*5151,41=51798,72кН.

Z_ca= 2,9 м., r_a=4,28 м.,Z_ma= Z_ca+ r_a= 2,9+4,28 =7,18 м.

h_a= Z_ma-( Д/ Дa)*Z_g=7,18-(51798,72/44144,9)*6,64 =-0,6 м.

При изменении уровня воды значение V_aZ_ma также изменяется и при так называемой критической осадке d_кр становится равным Vz_g. Начиная с этого момента, при дальнейшем уменьшении осадки судно начинает валиться на бок. Для определения d_кр следует построить кривую, показывающую зависимость V_aZ_ma от d , найти на ней точку, соответствующую Vz_g ,которая и определит критическую осадку d_кр.

При dа=5,13, Va*Zma=4390,23*7,18=31521,85

При d=5,63, V*Zm=5151,41*7,4=38120,43

V*Zg=5151,41*6,64=34184,76

d_кр=5,33 м. (рис. 16)

рис. 16



4.9 Определить динамические углы крена от динамически приложенного кренящего момента, от давления ветра для двух случаев положения судна. В первом случае наклонения происходят с прямого положения, во втором - судно накренено на наветренный борт на угол, равный амплитуде бортовой качки

Динамически приложенный кренящий момент M_кр (в кН м) подсчитывают по формуле:

M_кр=0,001pSz,

где p - давление ветра, н/м²; S - площадь парусности, м²; z -отстояние центра парусности от плоскости действующей ватерлинии, м.

Площадь парусности S=1040м² . и плечо парусности z=5,83 м. снимаются с графика для БАТМ «Пулковский меридиан» в приложении 2.9.(рис)

Давление p принимают в зависимости от района плавания и плеча парусности z. Величина p для судна неограниченного района плавания приведена ниже:

Z, м	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0	5,5	6,0	6,5	7,0
р, н/м2	971	1010	1049	1079	1108	1138	1167	1196	1216



рис. 17

Проинтерполировав, получили p=1157,14 н/м²,для z=5,83 м.

Mкр=0,001*1157,14*1040*5,63= 6775,3 (кН*м)

Амплитуда качки вычисляется по формуле:

и^? _m = kx₁x₂Y,

где x₁ и x₂ - безразмерные множители, зависящие соответственно от отношения B/d и коэффициента общей полноты д;

Y - множитель, град;

k -коэффициент, зависящий от отношения суммарной площади скуловых килей к произведению LB.

Значение x₁ , x₂ и k выбираются из следующих таблиц в зависимости от отношения B/d, коэффициента общей полноты д и отношение площади скуловых килей A_к к произведению LB.

B/d	2,5	2,6	2,7	2,8	2,9
x1	0,98	0,96	0,95	0,93	0,91

Д	0,55	0,60	0,65	0,70 и более
x2	0,89	0,95	0,97	1,00

Aк /LB	1,0	1,5	2,0	2,5
K	0,98	0,95	0,88	0,79

Значение Y принимают в зависимости от района плавания судна и отношение . Для судов неограниченного района плавания значения Y приведены ниже:

	0,04	0,05	0,06	0,07	0,08	0,09	0,10	0,11	0,12	0,13 и выше
Y	24,0	25,0	27,0	29,0	30,7	32,0	33,0	34,4	35,3	36,0

Поскольку

B/d =16/5,63 = 2,84 ,то x₁ = 0,92,

д =V/(L*B*d)= 5151,41/(96,4*16*5,63)=0,59, то x₂=0,94

Площадь скуловых килей для «БАТМ «Пулковский меридиан» равна 2x14,2 м² соответственно

A_к /LB=(2*14,2)/(96,4*16) = 0,18, то k=0,9024.

Значение Y принимают в зависимости от района плавания судна и отношение



= =0,047,то Y = 26

Окончательно получаем:

и^? _m = kx₁x₂Y=0,9024*0,92*0,94*26= 20,3^?

Динамические углы крена и^?_Д при действии на судно момента М_кр находят из условия равенства работ восстанавливающего и кренящего моментов при наклонении судна в первом случае от 0^? до и^?_Д , во втором - от и^?_m до и^?_Д . Работы восстанавливающего и кренящего моментов геометрически представляют площадями, ограниченными соответственно диаграммой статической остойчивости и кривой плеч кренящего момента, а также осью абсцисс и ординат 0^? и и^?_Д в первом случае и и^? _m и и^?_Д - во втором.

Плечо кренящего момента следует вычислить по формуле:

l _кр.д = M_кр/(Дg)

l _кр.д = M_кр/(Дg)= 6775,3/(5280,2*9,81)=0,131 м.

На ДСО откладываем плечо кренящего момента в виде прямой l _кр.д=const

Для первого случая при наклонении судна от 0⁰ до И_д равенство работ восстанавливающего и кренящего моментов выражается равенством площадей A-B-C и C-D-E.



рис. 18

судно посадка остойчивость нагрузка

И_д1=18°

Для второго случая при наклонении судна от -И_m = - 20.3⁰ до И_д равенством работ восстанавливающего и кренящего моментов выражается равенством площадей 1-2-3 и 3-4-5.



рис. 19

И_д2=32,1°

4.10 Определить статический угол крена при условии, что статический кренящий момент равен моменту, найденному в п. 4.9

Mкр= 6775,3 (кН*м)

Равновесное положение судна наблюдается при равенстве кренящего и восстанавливающего моментов. Поэтому статические углы крена будут соответствовать точкам пересечения диаграммы статической остойчивости и кривой плеч кренящего момента, в которых наблюдается устойчивое положение равновесия судна.



рис. 20

l=0,131 м., и_ст=10^?(рис 20)

4.11 Определить динамический момент, опрокидывающий судно, имеющее крен на наветренный борт, равный амплитуде бортовой качки

(и^? _m = 20,3^?)

Опрокидывающий судно динамический момент можно определить по диаграмме как статической, так и динамической остойчивости.

При решении задачи следует учитывать, что при наклонении судна от -и^?_m до 0^? восстанавливающий и кренящий моменты будут иметь одинаковое направление т.е. работа кренящего момента во всём диапазоне возможных наклонений судна должна суммироваться с работой восстанавливающего момента при наклонении судна от - -и^?_m до 0^?.

Найдем М_опр при помощи ДДО. Проведем касательную к ДДО из точки на ДДО , соответствующей -И_m=-20,3^?.От этой точки отложил 1 радиан и в новой точке провожу перпендикуляр до пересечения с ДДО.=> l_опр в масштабе будет равно расстоянию вдоль этого перпендикуляра от ДДО до прямой из точки -И_m параллельной оси абсцисс.

По ДДО определил плечо опрокидывающего момента: l_опр=0,47м. (рис. 21)

Определяю динамический момент опрокидывающий судно:

M_опр=ДgL_опр=5280,2*9,81*0,47 = 24345,42 кН*м

рис. 21

Найдем М_опр при помощи ДСО. Провожу перпендикуляр от значения -И_m=-20,3^?, и выбираю плечо опрокидывающего момента таким образом чтобы образовалось две равные площади.=> l_опр=0,47 (рис. 22)

Определяю динамический момент опрокидывающий судно:

M_опр=ДgL_опр=5280,2*9,81*0,47 = 24345,42 кН*м

рис. 22



Часть 5. Определение посадки и остойчивости судна с затопленными отсеками

5.1 Расчет посадки и остойчивости судна после затопления двух цистерн, расположенных в двойном дне

Для БАТМ «Пулковский меридиан» затоплены цистерны ДТ-3 и ДТ-4 и цистерны отработанного масла и сброса нефтепродуктов.

Массу воды в затопленной цистерне находят по формуле:

,

где с - плотность забортной воды; V_ж - теоретический объём цистерны; µ_ж - коэффициент проницаемости цистерны (µ_ж = 0,98).

Произведение µ_жV= m_топ /с_топ , m_топ - масса топлива в цистерне; с_топ - плотность топлива(0,95). Значение m_топ определяются по таблице приложения 2.1.

m_ц1 = 1 т.,

m_ц2 = 3 т.

Формула для массы воды:

m = ,

где с_ж - плотность забортной воды, m_топ - масса топлива в цистерне,

с_топ - плотность топлива.

m_{воды. ц.1}=(1,025*1)/0,95= 1,08 т.

m_{воды. ц.2}=(1,025*3)/0,95= 3,24 т.

Статистика нагрузок	m, м	Xg, м	Zg, м	mx, тм	mz, тм
Судно в грузу	5280,20	-1,534656	6,636122	-8103,29	35040,05
Статистика нагрузок	m, м	Xg0, м	Zg0, м	mx, тм	mz, тм
Цистерна нефтепродуктов 91-94шп ЛБ	1,08	-19	0,7	-20,52	0,76
Цист.отраб.масла 87-88шп, ЛБиПрБ	3,24	-14,2	0,3	-46,01	0,97
Статистика нагрузок	m, м	Xg, м	Zg, м	mx, тм	mz, тм
Судно в грузу	5284,52	-1,54599	6,631025	-8169,82	35041,78

Из таблицы видно ,что водоизмещение судна Д = ?m_i = 5284,52 т.

Статистический момент относительно мидель-шпангоута:

Мх = ?m_i х_i = -8169,82 т*м.

Статистический момент относительно основной плоскости:

Мz = ?m_i z_i = 35041,78 т*м.

Координаты центра тяжести судна:

x_g =Мх/Д = -8169,82/5284,52= -1,55 м.

z_g = Мz/Д = 35041,95/5284,52 = 6,63 м.

C учетом того, что абсцисса центра тяжести моего судна незначительно изменилась, то средняя осадка будет приблизительно равна той, что мы определили во второй части нашей работы.

Для решения задачи должна использоваться формула начальной остойчивости:



Осадка носом м., осадка кормой м.

м.

m/(Д+m)=4,32/5284,52=0,00082

дh =0,00082(5,63-0,76-10,2)=-0,0044 м.

h₁=h+дh=0,76-0,0044=0,7556 м.

5.2 Рассчитать посадку и остойчивость судна после затопления одного из трюмов через открытый люк

рис. 23

Зададим геометрические размеры трюма:

Высота трюма: H = 3,5 м.

Ширина трюма: B = 12 м.

Длина трюма: L = 20 м.

Объем трюма: V=Н*B*L=3,5*12*20=840м³

Абсцисса трюма №2 = 6м. Выбор двух цистерн сводится к поиску такой (приблизительно равной) абсциссой - (ДТ-5, ДТ-6)

Z=((0,7*Н)/2)+2z_цис=((0,7*3,5)/2)+2*0,68= 2,585 м.(рис. 23)

Затопленным на 70% оказался для БМРТ «Пулковский меридиан» - трюм №2, найдем массу воды:

,

где с - плотность забортной воды; V_ж - теоретический объём трюма; µ_ж - коэффициент проницаемости трюма (µ = 0,6 -для помещений с грузом).

Т.к. заполнено только 70 %,то масса воды будет:

m_в^70%=0,7смV_ж;

m_в^70%=0,7*1,025*0,6*840=361,62 т.

V=m/с=352,8 м³

Статистика нагрузок	m, м	Xg, м	Zg, м	mx, тм	mz, тм
Судно в грузу	5280,20	-1,534656	6,636122	-8103,29	35040,05
Статистика нагрузок	m, м	X, м	Z, м	mx, тм	mz, тм
Трюм 2	361,62	6	2,585	2169,72	934,7877
Статистика нагрузок	m, м	Xg, м	Zg, м	mx, тм	mz, тм
Сумма	5641,82	-1,051712	6,37646	-5933,57	35974,84

Из таблицы видно ,что водоизмещение судна Д = ?m_i = 5641,82 т.

Статистический момент относительно мидель-шпангоута:

Мх = ?m_i х_i = -5933,57 т*м.

Статистический момент относительно основной плоскости:

Мz = ?m_i z_i =35974,84 т*м.



Координаты центра тяжести судна :

x_g =Мх/Д = --5933,57 /5641,82 = -1,05 м.

z_g = Мz/Д = 35974,84 / = 6,4 м.

рис. 24

Осадка носом м., осадка кормой м.

м.

Необходимо учесть свободную поверхность жидкости.

Момент инерции свободной поверхности воды:

i_x =LB³=0,083*20*12³=2868,5 м⁴

Влияние свободной поверхности жидкости на поперечную метацентрическую высоту:



дd=d₁-d=5,85-5,63= 0,22 м. Так как q=16,8т., то при приеме груза массой 361,62 т., осадка изменится на 21,5 cм., т.е. изменение осадки соответствует действительности.

m/(Д+m)=361,62 /5641,82= 0,064

дh =0,064(5,85+0,22/2-0,76-2,585-(2868,5/352,8))= -0,35 м.

h₁=h+дh=0,76-0,35= 0,41 м.

5.3 Судно получило пробоину в районе трюма , рассчитать изменение коэффициента поперечной остойчивости в процессе откачки воды после заделки пробоины

Процесс откачки воды из помещения обратен процессу его заполнения. Поэтому необходимо задаться различными уровнями t воды в помещении шагом 0,5 м, начиная с нулевого и заканчивая уровнем воды, определённым в п. 5.2. Для принятых уровней рассчитывают коэффициент поперечной остойчивости K=Дh и строят график K= f(t) . Расчёт удобно вести в табличной форме (см. след. табл.)

Величины V_Т, m, x, z, и i_x определяют, исходя из принятых в предыдущей задаче допущений. для БАТМ «Пулковский меридиан» - определяют как сумму r +z_c (приложения 2.3 и 2.4). Осадка судов носом и кормой находят по приложениям 2.2.

В последней формуле, а также при пользовании приложением 2.2 можно принять, что x_c ? x_g.

Таблица расчёта коэффициентов поперечной остойчивости

t	V	m	x	Z	mx	mz	ix	Д	дh	xg1	zg1	zm1	hi	k
0	0	0	0	0	0	0	0	5280,2	0	-1,54	6,64	7,4	0,76	4033,4
0,5	72	73,8	6	1,61	442,8	118,818	2868,5	5354	0,549162	-1,43	6,57	7,38	0,26	1413,4
1	144	147,6	6	1,86	885,6	274,536	2868,5	5427,8	0,541695	-1,33	6,51	7,36	0,31	1693,8
1,5	216	221,4	6	2,11	1328,4	467,154	2868,5	5501,6	0,534429	-1,23	6,45	7,34	0,35	1934,3
2	288	295,2	6	2,36	1771,2	696,672	2868,5	5575,4	0,527355	-1,14	6,41	7,32	0,38	2134,9
2,45	352,8	361,62	6	2,585	2169,72	934,7877	2868,5	5641,82	0,521146	-1,05	6,38	7,3	0,41	2296,2

рис. 25



Список использованной литературы

Бендус И. И. Теория и устройство судна: уч. пособие для студ. ВУЗ III-IV уровней акредитации / И. И Бендус. - Керчь.: КГМТУ, 2008. - 241с.

Друзь Б.И. Задачник по теории, устройству судов и движителям: уч. пособие/ Б.И. Друзь. - Л.: Судостроение, 1986 . - 240 с.

Размещено на Allbest.ru

...