где М - водоизмещение судна, т (см. Часть 2)
- длина всех трюмов, = 61 м (определяется по рисунку 1.1 с учетом масштаба по длине);
mзерн - удельный погрузочный объём зернового груза, м3/т;
k =1,06 для полностью загруженного трюма, k =1,12 для частично загруженного трюма
Удельный погрузочный объём m кукурузы равен 1,4 м3/т
Из формулы (4.12) получаем:
Для проверки остойчивости после смещения зерна в обоих случаях на график статической остойчивости (Рисунки 4.9, 4.11) наносят график кренящего момента. График кренящего момента в соответствии с Правилами Регистра судоходства представляется прямой линией, проведенной через точки с координатами Q =00; и Q =400; . Статический угол крена от смещения зерна определяется по диаграмме статической остойчивости.
Остаточная площадь диаграммы после смещения зерна Sост вычисляется по диаграмме статической остойчивости численными методами.
Рисунок 4.9 - Диаграмма статической остойчивости в случае полного заполнения трюмов.
|
град.м.=0,157 рад.м., что больше чем 0,075 рад.м. (или 4,3 град.м).
б) Рассмотрим второй случай, когда предусматривается частичное заполнение трюмов. В случае частичной загрузки трюмов (Рисунок 4.10) условный расчётный угол смещения поверхности зерна принимается равным 250.
Расчётный объёмный кренящий момент от поперечного смещения зерна, отнесённый к единице длины грузового помещения, в соответствии с Правилами Регистра, определяется по формуле (4.11)
Для вычисления Sпуст воспользуемся формулой:
Sпуст = (B2тр*tg250)/8 (4.15)
где Sпуст - площадь пустоты после смещения, м2
Bтр - ширина трюма, Bтр = 9,9 м
Sпуст =9,92/8*0,466 = 5,71 м2.
Рисунок 4.10 - Схема перемещения зерна в случае частичного заполнения трюма.
Поперечное смещение пустоты упуст вычисляется по формуле (из Рисунка 4.10):
упуст = Bтр- Bтр/6- Bтр/6
упуст = 9,9-9,9/6-9,9/6 = 6,6 м
Используя формулу (4.9), найдём расчётный кренящий момент MLy:
MLy = 5,71*6,6=37,69 м3
Плечо расчётного кренящего момента определяется по формуле (4.14)
|
Рисунок 4.11 - Диаграмма статической остойчивости в случае частичного заполнения трюмов
Остаточную площадь диаграммы определим из заштрихованного прямоугольного треугольника:
град.м. =0,051 рад.м., что меньше чем 0,075 рад.м. (или 4,3 град.м.).
Проверка требований остойчивости судна в соответствии с Правилами Регистра судоходства:
Согласно «Международного зернового кодекса» и отечественным правилам перевозки зерна характеристики остойчивости судна, после смещения зерна, должны удовлетворять следующим требованиям:
· угол статического крена судна qд от смещения зерна не должен превышать 12° или угла входа палубы в воду qd, если он меньше 12°.
· остаточная площадь Sост диаграммы статической остойчивости между кривыми восстанавливающих и кренящих плеч до угла крена, соответствующего максимальной разности между ординатами двух кривых qmax или 40°, или угла заливания qзал в зависимости от того, какой из них меньше, при всех условиях загрузки должна быть не менее 0,075 м. рад.
У судов типа «Амур» угол заливания равен qзал = 29,12о.
В случае полного заполнения трюмов угол статического крена судна Qст равен 1,20, а это меньше 120. Остаточная площадь диаграммы статической остойчивости приблизительно равна 0,19 рад.м., что больше 0,075 рад.м.
Следовательно, можно сделать вывод, что в случае полного заполнения трюмов характеристики остойчивости судна после смещения зерна удовлетворяют всем требованиям.
В случае частичной загрузки трюмов угол статического крена судна Qд равен 12,70, а это больше 120. Остаточная площадь диаграммы статической остойчивости приблизительно равна 0,051 м.рад, что меньше 0,075 м.рад.
Тогда, делаем вывод, что в случае частичного заполнения трюмов характеристики остойчивости судна после смещения зерна не удовлетворяют всем требованиям.
5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЗОНАНСНЫХ ЗОН БОРТОВОЙ, КИЛЕВОЙ И ВЕРТИКАЛЬНОЙ КАЧКИ С ПОМОЩЬЮ УНИВЕРСАЛЬНОЙ
ДИАГРАММЫ Ю.В. РЕМЕЗА.
5.1. Определение периодов собственных бортовых, килевых и вертикальных колебаний судна в заданном случае нагрузки.
Значительное возрастание амплитуд бортовых и килевых колебаний судна наблюдается на нерегулярном волнении при совпадении среднего кажущегося периода волн и периода бортовой, килевой или вертикальной качки.
Собственные периоды различных видов качки определяются по формулам
- для бортовой качки; (5.1)
- для килевой и вертикальной качки (5.2)
где Тq, Тy, Тz - периоды бортовой, килевой и вертикальной качки
соответственно, с;
В - ширина судна; В = 13,43 м (см. Часть 1);
d - осадка судна; d = 4 м (см. Часть 1);
с - инерционный коэффициент судна; с = 0,8 с/м1/2
h - метацентрическая высота судна; h = 1,40 м (см. Часть 2)
Тогда, используя формулу (5.1), найдём период бортовой качки:
, Тq = 9,08 с
Используя формулу (5.2), найдём период килевой и вертикальной качки:
Тy = Тz = 2,4.41/2 = 4,8 с
5.2. Определение резонансных сочетаний курсовых углов и скоростей судна для бортовой и килевой качки при волнении с интенсивностью 4 и 6 баллов.
Найдём расчётную длину волны по формуле:
(5.3)
где tо - средний период нерегулярных волн, c;
kl - коэффициент, учитывающий степень нерегулярности волнения;
kl принимается kl = 0,78.
Период tо может быть вычислен по следующей формуле:
(5.4)
где h3% - определяется по шкале Бофорта.
Расчет производится для волн, высота которых соответствует 4 и 6
балльному волнению.
При 4-х балльном волнении высота волны h3%=1,625 м
При 6-ти балльном волнении высота волны h3%=4,75 м
Тогда по формуле (5.4)
tо = 3,1 . 1,6251/2 = 3,95 с
tо = 3,10 . 4,751/2 = 6,75 с
Подставляя в формулу (5.3), полученные значения tо, найдём расчётную длину волны
l = 1,56. 0,78. 3,952 = 18,98 м - при 4-х балльном волнении
l = 1,56. 0,78. 6,752 = 55,44 м - при 6-ти балльном волнении
Резонансные зоны для каждого вида качки определяются по диаграмме Ю.В.Ремеза (Рисунки 5.1-5.4) в следующей последовательности. Откладываем расчетную длины волны на оси ординат и через нее проводим горизонталь до пересечения с границами интервалов.
Тq1=0,7 Тq ; Tq2=1,3 Tq
Тy1=0,7 Тy; Ty2=1,3 Ty
Таким образом:
Для бортовой качки граница определяется
Тq1= 0,7 . 9,08 = 6,36 с
Тq2= 1,3 . 9,08 = 11,8 с
Для килевой качки граница определяется
Тy1= 0,7 . 4,8=3,76 с
Тy2= 1,3 . 4,8=6,24 с
Из точек пересечения проводят вертикальные линии до границы, соответствующей максимальной скорости судка в нижней части диаграммы (10 узлов).
Зона, ограниченная вертикальными линиями и полукруглой частью диаграммы, представляет область сочетаний скоростей и курсовых углов судна, неблагоприятных в отношении указанных видов качки.
При анализе и использовании этих расчетов следует помнить, что при курсовых углах (0° < q <12° (встречное волнение) и 168°< q < 180° (попутное волнение) даже в условиях резонанса амплитуды бортовой качки будут незначительны. Поэтому эти диапазоны курсовых углов можно не относить к опасным.
Аналогичным образом из резонансной зоны для килевой качки можно исключить курсовые углы 78° < q < 102°.
6. Литература.
1. Гуральник Б.С., Мейлер Л.Е. «Оценка посадки, остойчивости и поведения судна в процессе эксплуатации». Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Основы теории судна» для курсантов дневной и заочной формы обучения по специальности 240100 “Организация перевозок и управление на транспорте”. – Калининград, БГА РФ, 2003 г. – 28 с.
2.
Кулагин В.Д. Теория и устройство промысловых судов: Учебник
для вузов. - 2-е
изд., перераб. и доп. - Л.: Судостроение, 1986. - 392 с.
3. Правила классификации и постройки морских судов: В 2-х т.- СПб.: Морской Регистр судоходства, 1995 г.
4. Б.М. Яворский, Ю.А. Селезнев «Справочное руководство по физике». – М.: Наука, 1982. – 620 с.
