Новый подход к разработке уравнения остойчивости применительно к вьетнамским маломерным рыболовным судам

Размещено на http://www.allbest.ru/

Новый подход к разработке уравнения остойчивости применительно к вьетнамским маломерным рыболовным судам

К.Ч. Май

Показаны недостатки существующего уравнения остойчивости при проектировании судов. Предложена новая форма уравнения остойчивости на основе условия достаточной остойчивости. При решении системы уравнений проектирования получаются геометрические характеристики судна, которые удовлетворяют требованиям к остойчивости.

уравнение остойчивости, проектирование судов, вьетнамские маломерные рыболовные суда, регрессионная формула критического возвышения центра тяжести

Учитывая рост численного состава рыболовного флота Вьетнама [1], вьетнамскому судостроению предстоит ещё решить целый ряд задач, в том числе по обеспечению безопасности своих судов и рыбаков. Обеспечение остойчивости судов является сложной задачей, для которой важнейшее значение, пожалуй, имеют начальные этапы проектирования. Это означает, что при определении главных размерений и основных характеристик судна необходимо учитывать уравнение остойчивости в общей системе уравнений проектирования.

Как известно, в настоящее время в теории проектирования используется уравнение остойчивости в виде:

остойчивость судно проектирование

где h - фактическое значение начальной метацентрической высоты, а - минимальное значение h_кр по всем нормируемым параметрам при данной осадке судна.

Однако в настоящее время нет «хорошей» формулы для определения h_{кр ,} поэтому проектанты обычно берут её с прототипа. А это неверно по следующим соображениям:

1. Значения h_кр зависят от геометрических характеристик судна, а поскольку у проектируемого судна они будут отличны от прототипа, то и критическая метацентрическая высота будет другой.

2. Использование критической метацентрической высоты с прототипа нередко приводит к тому, что при выполнении окончательных расчетов обнаруживается, что остойчивость судна не обеспечена. Для исправления полученных результатов необходимо изменять выбранные характеристики, что, по существу, приводит к полной переработке проекта. В противном случае остойчивость судна приходится улучшать за счет необоснованного приема твердого балласта.

Как выйти из этой ситуации? Предложим другой подход по составлению уравнения остойчивости. Как известно, при любых нормах условие достаточной остойчивости может быть записано в универсальной форме:

или в виде уравнения:

Здесь Zg - фактическое возвышение центра тяжести (ЦТ) судна в данном случае нагрузки; Zg можно определить по существующей методике [2]; - минимальные значения критических возвышений ЦТ судна (Zg_кр) по всем нормируемым параметрам при данной осадке судна; ?Zg - запас остойчивости судна (?Zg?0).

В начальной стадии проектирования можно принять ?Zg=0, т.е. рассматривать остойчивость судна строго на границе между «хорошо» и «плохо».

Если нам удастся выразить критические возвышения ЦТ судна в явном виде в зависимости от формы корпуса проектируемого судна, то можно включать уравнение (3) в систему уравнений проектирования. Тогда геометрические характеристики судна, полученные при решении этой системы уравнений, должны удовлетворять требованиям к остойчивости. А уравнение (3) можно назвать уравнением остойчивости.

Как известно, критические значения возвышения ЦТ зависят не от фактического положения центра тяжести, а от геометрических характеристик корпуса и надстроек, от площади и высоты парусности, а также от других индивидуальных особенностей судов [3]. Поэтому они могут быть точно рассчитаны для любого судна, как только будет разработан его теоретический чертеж. Представление о зависимости Zg_кр от основных геометрических соотношений можно составить лишь на основе достаточно многочисленных систематических расчетов.

При помощи статистического программного обеспечения SPSS [4] автором проведена статистическая обработка данных по критическим возвышениям центров тяжести судов рассматриваемого класса в зависимости от геометрических характеристик формы корпуса. В табл. 1 приведен исследуемый диапазон изменения характеристик судов после аффинного преобразования.

Таблица 1. Исследуемый диапазон изменения характеристик судов

В результате исследования [5] установлено, что общий вид формулы для определения критических возвышений ЦТ судна по критериям остойчивости имеет вид:

Здесь Х₁, Х₂, Х₃, Х₄ зависят только от геометрических характеристик судна и определяются по табл. 2; а₀, а₁, а₂, а₃, а₄ являются коэффициентами регрессии, которые зависят от критериев остойчивости и нормативных значений. Для класса маломерных рыболовных судов Вьетнама, они определяются по табл. 3.

Таблица 2

Таблица 3. Коэффициенты регрессии а_i по критериям

где R²- коэффициент детерминации регрессии; ?-среднеквадратическое отклонение.

Рис. Сравнение критических возвышений центра тяжести по различным критериям для конкретного судна (маркеры) с Zg_кр, рассчитанными по предлагаемой формуле (сплошные линии)

На рисунке представлено сравнение реальных критических возвышений ЦТ конкретного судна (L=16,20м; B=4,10м; B/H=2,20; б=0,82; д=0,65; kc=1,20) с критическими возвышениями ЦТ, рассчитанными по предлагаемой формуле. Маркерами показаны точки конкретного судна при различной нагрузке (различных осадках), а сплошными линиями - критические возвышения ЦТ того же судна, рассчитанные по предлагаемой формуле. Видно достаточно хорошее совпадение результатов.

Предложенный новый поход к разработке уравнения остойчивости позволяет проектантам включать условие достаточной остойчивости прямо в систему уравнений проектирования судов. Это дает возможность упростить процесс проектирования и оптимизации элементов проектируемого судна с учетом требований к остойчивости.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Май К.Ч. Статистический анализ характеристик маломерных деревянных рыболовных судов Вьетнама и их использование на ранних стадиях проектирования / К.Ч. Май, Ю.Л. Маков // Инновации в науке и образовании - 2006: IV Международная научная конференция (18-20 окт.): материалы / КГТУ. -Калининград, 2006.-С. 17-19.

2. УНФ-000-006 РР Методика расчета нагрузки масс судна на ранних стадиях проектирования, 1982.- С. 74.

3. Севастьянов Н.Б. Остойчивость промысловых судов /Н.Б. Севастьянов. -Л.: Судостроение,1970.-200с.

4. http://www.spss.ru/

5. Май К.Ч. Безопасность мореплавания с точки зрения обеспечения остойчивости судов на ранних стадиях проектирования / К.Ч. Май// Морская индустрия, транспорт и логистика в странах региона Балтийского моря: Новые вызовы и ответы: VII Международная конференция (19-21 окт.): материалы/ БГАРФ. -Калининград, 2009 (в печати).

Размещено на Allbest.ru