Благовещенский С.Н., Холодилин А.Н. Справочник по статике и динамике корабля. Статика корабля. Том 1

Подождите немного. Документ загружается.

буксирный трос невесом и нерастяжим и что сопротивление воды накренению судна

пренебрежимо мало. Формула эта принята за основу при проверке остойчивости

морских буксирных

судо»

мощностью до

2000

л. с. по Правилам Регистра

СССР

на

действие условного рывка буксирного троса. Остойчивость буксира считается

удовлетворяющей требованиям по рывку, если выполнено условие

(4.74)_.

где

1»

опр

— скорость условного рывка, при которой динамический крен равен

углу

заливания

6/ (или опрокидывания), v — задаваемая скорость рывка, определяемая

по

табл. 4.8,

р) р р, р

—

плечо- динамической остойчивости, определяемое в метрах

как

ордината диаграммы динамической остойчивости буксирного судна при

угле

крена,

равном

углу

заливания 6/ через отверстия, считающиеся открытыми, или

углу

опрокидывания, смотря по

тому,

который из этих

углов

меньше; l

— дина-

мическое кренящее плечо, характеризующее действие условного рывка буксирного

троса и определяемое по формуле

(4.69)

при значении скорости рывка v или соот-

ветствующей ей высоте ftf скоростного напора U = -~— , которые определяются

зависимости от мощности N

(л. с.) на валу главных двигателей буксира (см.

табл. 4.8).

Таблица

4.8

Обоз-

наче-

ния

вели-

чин

V, м/с

'о.

0-200

1,30

0,0862

Значения

величин v

400

1,33

0,0903

600

1,37

0,096

800

1,43

0,104

л.

1000

1,55-

0,122

функции

от Л

1200

1,70

0,147

1400

1,88^

0,180

1600

2,08

0,220

1800

2,29

0,268

2000

2,50

0,319

Угол

заливания буксиров мощностью до

2000

л. с.

следует

определять в пред-

положении,

что все двери, ведущие с верхней палубы в машинные и котельные

•

шахты и надстройки, и все сходные люки, ведущие в нижерасположенные помеще-

ния

буксирного судна, являются открытыми. На буксиры мощностью свыше

2000

л. с.

это

указание не распространяется.

Остойчивость морских буксирных'судов мощностью свыше

2000

л. с. проверяется

по

Правилам Регистра

СССР

с учетом бортовой качки по формуле, предложенной

Г. А. Алчуджаном, • .

0,"

(4.75)

где ld

mayi

—ордината диаграммы динамической, остойчивости при

угле

крена, рав-

ном

углу

максимума диаграммы статической остойчивости или

углу

заливания

зависимости от того, какой из них меньше; lj — динамическое кренящее плечо,

вычисляемое по формуле

(4.69)

при значении /о = -~— =

0,200

м.

Величина Д/С учитывает влияние бортовой качки на результирующий

угол

крена

и вычисляется по формуле

(4.76)

где в

— амплитуда бортовой качки, определяемая по Нормам [остойчивости.

201

В8.

ИНФОРМАЦИЯ

ОБ

ОСТОЙЧИВОСТИ СУДНА

Для обеспечения остойчивости судна

условиях эксплуатации капитану

каж-

дого судна выдается «Информация

об

остойчивости судна

для

капитана», составляе-

мая

конструкторским бюро

на

основании проектных расчетов

материалов опыта

кренования

данного

или

совершенно однотипного

ним судна. Согласно Правилам

Регистра

СССР

«Информация» должна содержать следующие материалы:

данные

об

остойчивости

при

типовых, предусматриваемых заранее

случаях

нагрузки;

указания относительно ограничений района плавания, ограничений

по

погоде

мероприятиях, необходимых

для

данного судна

целью обеспечения

его

остой-

чивости

;

указания,

вспомогательные графики, таблицы, пояснения

к ним и

другие

дан-

ные,

облегчающие капитану самостоятельную оценку остойчивости судна

при воз-

можных

эксплуатации,

но не

предусматриваемых заранее

случаях

нагрузки;

рекомендации

указания капитану

мероприятиях, полезных

точки зрения

' улучшения остойчивости судна.

Содержание «Информации» делится

на

вводную часть

четыре раздела.

В вводной части приводятся основные сведения

судне,

его

главные размере-

ния,

назначение, район плавания

и др.

В первом разделе содержится общая характеристика остойчивости судна

и по

усмотрению конструкторского бюро даются указания

рекомендации капитану

различных мероприятиях

для

поддержания необходимой остойчивости судна

условиях

его

эксплуатации.

Второй раздел отводится результатам расчетов остойчивости, выполняемых

конструкторским бюро

для

типовых вариантов нагрузки. Результаты расчетов

для

каждого случая нагрузки представляются

на

специальных бланках, оформляемых

таким образом, чтобы

они

могли служить численными примерами

при

самостоя-

тельных расчетах капитана. Расчеты

на

бланках выполняются

двух

таблицах.

таблице

вычисляются необходимые

для

оценки остойчивости

определения

посадки судна

его

водоизмещение

D и

статические моменты:

по

высоте М% относи-

тельно основной плоскости, контрольный момент

относительно условной

пло-

скости отсчета

и по

длине

относительно мидель-шпангоута.

верхней части

таблицы рассчитывается состояние нагрузки судна

со

всеми грузами,

но без

жидкого

балласта.

В верхней части

таблицы

производится оценка остойчивости судна

без жид-

кого балласта путем сопоставления контрольного момента'

исправленного

на

влияние

жидких грузов,

максимально допустимым моментом

доп

. Если

z доп

больше контрольного момента

то остойчивость достаточна

без жидкого балласта.

Если

аоп

< М

, то

остойчивость недостаточна

необходимо принимать жидкий

балласт.

помощью таблицы данных по судовым цистернам подбирается необходимое

количество жидкого балласта

и в

нижней части

таблицы

подсчитываются водо-

измещение

контрольный момент,

таблица

Б в

нижней части исправляется

с уче-

том влияния жидких грузов,

производится оценка остойчивости судна

жидким

балластом.

В рыболовном флоте оценку остойчивости принято производить

не по

контроль-

ному статическому моменту,

а по

возвышению

центра тяжести судна (аппликате

ЦТ)

над

основной плоскостью. Если вычисляемое в, таблице

значение

без жид-

кого балласта превышает критическое

ёкр

то

остойчивость недостаточна

нужно

принимать

жидкий балласт. Если

gKp

остойчивость достаточна.

Для определения максимально допустимого контрольного момента

служит

диаграмма моментов (рис. 4.10).-На этой

же

диаграмме построены кривые постоян-

ной

метацентрической высоты

h =

const,

т. е.

значения статических моментов,

при

которых

равна заданной постоянной величине." Кривые

h =

const вычисляют

по

формуле

'nconst

~D(z

-z

(4.77)

где

—

возвышение поперечного метацентра

над

основной плоскостью,

го «-

.. возвышение условной плоскости отсчета

над

основной,

hi —

принятое постоянное

значение метацентрической высоты.

202

Случай нагрузки . . .

= . . . м

БЛАНК

ИНФОРМАЦИИ ОБ ОСТОЙЧИВОСТИ СУДНА

. . . м

ИЗ f

Схема размещения грузов

Гоплиёо

Питательная

Санитарная

Возвышение условной плоскости отсчета над основной

= . . . м

Характеристики нагрузки

Таблица

Статьи нагрузки

Судно порожнем

Судно без

балласта

Момент

относительно

плоскости г

Балласт

Всего

балласта

Судно

с балластом

Р, т

D+AD

г, м M

, тм

=M°-D

+ДМгб

X, М

, тм

Мх+АМхс

О 10 20 SO

</0

5D51.S

70 80 30

й,град

Диаграмма статической остойчивости

Оценка

остойчивости

Таблица

Водоизмещение D

Момент М

Поправка

на влияние свободных поверх-

ностей 2 Лт

Исправленный

момент М

испр

Допускаемый момент Л1

гдО

Разность

ДМ = М

2 иепр

— М

г доп

Водоизмещение (с балластом) D + ADg

Момент (с балластом) М

г ии]р

+ ДМе

Допускаемый момент М

гД0

пб

Метацентрическая высота h

Допускаемая метацентрическая высота

^доп

Запас

метацентрической высоты

ft—Л

доп

тм

Каждой паре значений D и М

на диаграмме моментов

соответствует

изобра-

жающая точка. По положению изображающей точки

между

кривыми h

, можно

определить

соответствующую

данному

случаю

нагрузки метацентрическую высоту

без

учета

влияния дифферента.

Для построения в конструкторском бюро кривой максимально допустимых

контрольных моментов строится вспомогательный график (рис. 4.11) минимально

допустимой метацентрической высоты, при которой остойчивость судна удовлетво-

ряет принятой системе критериев без избытка и недостатка. На графике построено

2,5 3,0 3,5 Ь,0 4,5 5,0 5,5 T

тм

Ц2000

-WOO

-50M

чооо

Рис.

4.10.

•

-2000

-iOOC

=. -WOti

-5000

несколько

кривых (/—9), соответствующих минимально допустимым (критическим)

значениям

метацентрической высоты по различным критериям остойчивости.

Кривая

соответствует

критическому значению метацентрической высоты по

критерию погоды. Для построения ее принимаются несколько (четыре-пять)" значе-

ний

водоизмещения, и для каждого водоизмещения рассчитывают четыре-пять

диаграмм динамической остойчивости при различных значениях метацентрической

высоты (рис.

4.12).

•

Для каждой диаграммы динамической остойчивости рассчитывают по указаниям

норм

амплитуды качки, минимальный опрокидывающий момент 9И

пр> кренящий

момент ЯКу от действия ветра и коэффициент запаса остойчивости К=

„.°

пг>

. По

данным этих расчетов строят еще вспомогательный график К = f (А) (рис.

4.13).

По

оси абсцисс этого графика откладывают значения коэффициента К, а по оси

ординат — метацентрической высоты А. На графике строят несколько кривых, каж-

дая из которых относится к своему водоизмещению. Ординаты этих кривых при

абсциссе А^ = 1,0 определяют критические значения Л

р по критерию погоды при

соответствующих водоизмещениях (кривая 1 на рис.

4.11).

Кривые

2,-3, 4 отвечают требованиям, предъявляемым к диаграмме статической

остойчивости. Определение Л

кр

удобно производить с помощью универсальной

диаграммы остойчивости (§ 43). Пусть жирная кривая на рис. 4.14 изображает одну

из

кривых универсальной диаграммы, относящуюся к одному из принятых в расче-

тах водоизмещению. • •

204

Для определения А„р по критерию величины максимального плеча по оси / (9)

откладывают нормативное значение максимального плеча, например ^

ах

0,25 м.

Из

конца отрезка проводят касательную А к кривой, а из начала координат луч,

параллельный прямой ..А, до пересечения со шкалой метацентрической высоты при

Рцс.

4.11.

значении

б = 90

. Значение Л, соответствующее точке пересечения, и

будет

при

данном водоизмещении.

Для определения А

кр

по критерию положения максимального плеча статиче-

ской

остойчивости (вшах ^ 30

) проводят касательную 8 к кривой при в = 30

Луч, проведенный из начала координат параллельно этой касательной, отсекает

на

шкале метацентрических высот значение А

кр

при

гаах

= 30° (кривая 2 на рис.

4.11).;

-л

-г

Вт

0,8

0,5

0,4

0,2

fi-

/Л

_.—•

-51

,—-

,—•

••

—-*-

у'

——

?=*

7С

•/

—\У

5,<

pat

Рис.

4.12.

ДЛЯ

определения h

по критерию

угла

заката диаграммы статической остой-

чивости

^60°)

следует

провести из начала координат луч в точку пересече-

ния

кривой с вертикальной прямой, соответствующей 8= 60°. Пересечение

луча

ft ( S 411)

р р р

со шкалой метацентрических высот определяет

р у

(кривая

S на рис.

4.11).

^_ Путем 'подобных построений,-выполненных для разных водоизмещении, строят

кривые Л

кр

= / (D). Если для данного судна установлены какие-либо дополнитель>

ные критерии (по

углу

крена от скопления пассажиров или на циркуляции, минимум

начальной остойчивости и др.), то они тоже должны быть приняты во внимание

205

при

установлении Л

кр

. Ординаты самых верхних кривых, заштрихованных на

рис..

4.11, определяют минимальные допустимые (критические) значения метацен-

трической высоты с точки зрения удовлетворения всей системе критериев, установ-

ленных нормами остойчивости Морского Регистра

СССР.

Эти значения метацентри-

ческой высоты и должны приниматься при опре-

делении максимально допустимых контрольных

Л,,

статических моментов М

2ДОП

или (в рыболов-

ном

флоте) для определения критических аппли-

кат Zg

кр

. Величины М

г доп

находят по формуле

М, „

пп

= D(z

— h

— го),

(4.78)

(4.79)

величины Zg

кр

— по формуле

g кр =

m •

-h,

кр-

Величины Л1

2Д

оп, z

, h

gKP

берут

здесь

(или

определяют) при разных водоизмещениях,

Рис.

4.13. и в

результате

получается таблица или строится

кривая

максимально допустимых моментов

УИ

дог

или

критических аппликат

в функции от водоизмещения D, которая вклю-

чается в «Информацию об остойчивости

судна»,

выдаваемую капитану.

В связи с тем что при обледенении судна меняются элементы его парусности,

соответственно меняются и ординаты кривых Л1

2ДОП

или Zg

. Поэтому для судов,

0,3

0,2

^0-

* —-•

•

— ••

.—-

" in

-• —

— -

—| т

•в

. — •

h,M

••'^доп

вшах

8030

;;

-_Ч„о,25

ъ-ш

«о

Рис.

подвергающихся обледенению, оказывается необходимым рассчитывать и строить

вторую

кривую значений M

доп

(г

йкр

А для судов, перевозящих лесной палубный

груз, влияющий на парусность и элементы диаграммы статической остойчивости

судна, таких кривых может потребоваться три или

даже

больше.

Аппликата го условной плоскости отсчета моментов может быть выбрана про-

извольно,

так чтобы получился удобный масштаб диаграммы моментов без увеличе-

ния

ее габаритов.

Д. А. Орлов рекомендует выбирать величину го таким образом, чтобы предель-

ная

кривая М

доп

на

диаграмме контрольных моментов располагалась возможно

ближе к горизонтальной прямой, параллельной оси абсцисс. Для этой цели

следует

206

построить кривую

М'

доп

в масштабе моментов, вычисленных относительно основной

плоскости (положив в формуле

(4.78)

го = 0) и на полученном графике (рис. 4.15)

провести наклонную прямую так, чтобы она возможно ближе расположилась к пре-

дельной кривой в диапазоне реально возможных водоизмещении D

и £>

. По точкам

пересечения этой прямой с вертикалями D

и D

определяют значения М

г 1

и М

г 2

(рис.

4.15, а). Рекомендуемая величина zo определяется выражением (рис. 4.15, б).

Такой

выбор го приводит к соотношению М

г доп

<=«

const, что существенно облег-

чает

капитану подбор балласта. Действительно, в этом

случае

балласт можно под-

/у

zmax

i—ri

'M>s

//>=•

Л.т it

h-h

zmax

~~ Z I

h-h

бирать, пользуясь только его статическим моментом

ЛЛ4

бал

и не интересуясь его

весом. Однако при этом величины М

на диаграмме контрольных моментов полу-

чаются и положительные и отрицательные, что при недостатке должных навыков

может привести к ошибкам при пользовании диаграммой.

Возможен

другой

вариант построения диаграммы моментов, при котором габа-

риты ее не увеличиваются при сохранении удобного масштаба моментов. При этом

отпадает необходимость явного введения условной плоскости отсчета и все статиче-

ские

моменты, вычисляемые относительно основной плоскости,

могут

быть

только положительны. Однако при этом величина Ml доп оказывается зависящей от

водоизмещения, и при подборе жидкого балласта необходимо учитывать не только

его статический момент, но и его вес, что и предусматривается формой

таблицы

на

приведенном Бланке информации об остойчивости (с. 203).

207

По

оси абсцисс диаграммы откладывают значения водоизмещении D, а по оси

ординат статические моменты относительно основной плоскости. Диаграмма момен-

тов состоит из семейства наклонных параллельных прямых, соответствующих по-

стоянным

значениям статических моментов судна относительно основной плоско-

сти М

= Dtg f= const, представляющих шкалу статических моментов и семейства

кривых постоянной метацентрической высоты h = const.

Для вычисления ординат наклонных прямых семейства М°

вводят условную

плоскость отсчета на высоте го над основной плоскостью. Ординаты прямых вычис-

ляют по выражению

= М°

— Dzo. (4.8J)

Слева от оси ординат (рис. 4.16) проставляется вспомогательная шкала мо-

ментов, которая после оформления графика уничтожается.

WOO

-1500.

2000 2500 5000

• Рис. 4.16

J500

1000

Если

— число тоннометров в 1 см (масшаб ординат) и А,

— число тонн в I см

(масштаб абсцисс), то

угол

наклона прямых M

= Const определяют зависимостью

b..

(4.82)

Если

Z?max и

mln

— наибольшее и наименьшее реально возможные величины

водоизмещения судна, a M°

z max

и Ml

щ— наибольший и наименьший статические

моменты его, то габариты диаграммы в сантиметрах определятся зависимостями

по

оси абсцисс

(4.83)

Алах

—

см;

по

оси ординат

Т— [Mz max — Ml

шШ

— (Дпах — -Drain)

CM.

(4.84)

График

прямой, соответствующей постоянному статическому моменту М

;

Dzg = С, вычисляют по формуле

= С — Dzo.

(4-85)

График

кривой, соответствующей /г = h

= const, определяют по формуле

D (г

— hi — г

(4.86)

208

График

максимально допустимого момента

=D (г

—

- го),

(4:87)

где вычисляемые значения М

откладывают на диаграмме по вспомогательной шкале

, которая при окончательном оформлении диаграммы уничтожается.

В число обязательных материалов, необходимых капитану для самостоятель-

ной

оценки остойчивости, должны входить также следующие:

•ф-

Центр

объема,

отсека.

—

ШЬит

га

рЧ

—.

Л>юмИ21Щ0

JplOMNi

Z=4,72v

Sin

-18

-«-W-JS

*- •

/l/?<7.

\ ~-

I/O

Паяце

~TpmN2o.1200M~

' 4

z=*

,*:=-/

шп.

Им

Xsr15

У/lCpf

Зней

Ткндечньй.

1=1,76м

Бцнкер

-Ф-.

Щшп

—i

и/г.

, ,, . »:,.,

-в

Рис

Метры

. 4.17.

»——'

ТрюмМ

2210м

Я-Я7 7и 1

-f

——• t

86ш

—f

л.

1*51*

х-2Ь,7м

—J

2<1

щ~

95Ш

1. Таблица данных по судовым цистернам, содержащая вес жидкого

груза,

поправку на влияние свободной поверхности, статический момент относительно

условной плоскости отсчета или относительно основной плоскости (балластировоч-

ный

момент) и абсциссу центра тяжести цистерны или статический момент объема

ее относительно мидель-шпангоута.

Поправки

на влияние свободных поверхностей должны определяться в кон-

структорском бюро в соответствии с прилагаемой к Нормам остойчивости Регистра

СССР

детальной инструкцией по

учету

влияния на остойчивость жидких грузов,

разработанной Д. А. Орловым.

2. Чертеж размещения грузов (рис. 4,17) с вертикальной и горизонтальной

сетками и указанием положений центров тяжести основных помещений и емкостей,

которые принимаются грузы.

209

3. Таблица данных о нагрузке судна без

груза,

содержащая водоизмещение,

координаты центра тяжести и статические моменты различных суммарных нагрузок

судна за вычетом грузов (или пассажиров с багажом).

В качестве дополнительных материалов, полезных для оценки остойчивости

судна, в справочный (четвертый) раздел «Информации об остойчивости судна для

капитана» рекомендуется включать:

универсальную диаграмму остойчивости (§ 43);

диаграмму осадок носом и кормой в координатах D и М

;

необходимые пояснения для приближенного определения остойчивости судна

по

периоду качки;

кривые предельной балльности ветра, вы-

держиваемой судами с ограниченным районом

плавания

(§ 54).

Диаграмма осадок носом и кормой (диа-

грамма Петерсена) (рис. 4.18) представляет два

семейства кривых постоянных осадок носом Т

кормой Т

по маркам углубления в коорди-

натах D (абсцисса) и М

(ордината). Моменты

рассчитывают относительно мидель-шпан-

гоута

Расчет кривых Т

= const и

= const

производят по масштабу Бонжана с нанесен-

ными

на нем марками углубления. Выбирают

подходящий округленный интервал AT осадок и

на

марках углубления отмечают соответствую-

щие точки. Из каждой отмеченной точки на

Рис.

4.18. носовой марке проводят ватерлинии к каждой

точке на кормовой марке, для каждой ватерли-

нии

обычным способом (§ 12 и§ 13) определяют

D и М

. Точки T

(D, M

) и T

(D, M

), полученные по всем расчетным ватерли-

ниям,

наносят на диаграмму и через точки постоянных значений 7V и Т

проводят

плавные кривые.

таблице

А расчетного бланка (с. 203) подсчитывают для данного случая на-

грузки D и М

. По этим величинам наносят точку на диаграмме осадок и по поло-

жению ее

между

кривыми Т

= const и Т

= const интерполированием на глаз

определяют осадки носом и кормой. Диаграмму осадок целесообразно доводить

до предельной линии погружения, что может облегчить определение аварийных

осадок для поврежденного судна.

Если

диапазон водоизмещения судна сравнительно невелик, диаграмму осадок

можно рассчитать по метацентрическим формулам. Для этого с кривых элементов

теоретического чертежа для выбранных расчетных осадок с интервалом AT снимают

величины водоизмещения D

, абсцисс центра величины х

, абсцисс центра тяжести

площади ватерлиний Xf, продольных метацентрических радиусов R. Для выбранных

осадок определяют также расстояния L

и L

от мидель-шпангоута носовой и кор-

мовой марок.

Расчетные точки диаграммы осадок при положении судна на ровный киль полу-

чают при осадках Т

ср

: D

и М

Для положений судна с дифферентом расчетные осадки принимают носом Т

—

Тср + °АТ и кормой Т

= Т

ср

— аАТ, где а — произвольное целое число, по-

ложительное при дифференте на нос и отрицательное при дифференте на корму.

Расчетнце значения М

для выбранных значений Т

и Т

и для водоизмещения,

отвечающего Т

ер

, определяют следующими формулами:

для Т

= const

для Т

= const

тм.

(4.88)

(4.89)

Значения

для одинаковых осадок носом и кормой получаются различными.

210