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

Подождите немного. Документ загружается.

Вычисление диаграммы статической и динамической остойчивости поврехдевяого судна

Таблица 5.М

с-.

У'ху

У1х

во

Y^50

У1*

Y/xso

Ух

ао

Y/*io

—

Y/xo

Д<р

ccs ф

II.

° (9°)

III.

МАО

IV.

у\Г(г

- г

) sin 6

V. yVy

vCosQ

VI. Af

•*= Ш —

-IV+V

VII.

fe—ф.

VIII.

Интегральная

'•

£ VII

IX.

0,0872-VIII

0,0872?/*

0,0872Y/

0,0872

0,1718V/,

0.1718-g-

v/xo

0,1718

•

)

0,1640-i-Y/xo

0,1640

0,1510

0,1337

0,1121

0,0872

Примечание.

верхнюю часть таблицы вписывают произведения

x(s>

Дф cos

<р,

где

значения

берут

соответствующие дан-

ной

строке

приведенные слева

таблице,

Дф cos <p

берут

соответствующие данному столбцу ниже треугольной части таблицш. Значе-

ния

Мфд получают

как

результат суммирования

по

диагоналям чисел, стоящих

верхней части таблицы.

Ус, =

(6.283)

, = °-у—- ,

(5.284)

где V, х'

, г'

— водоизмещение и координаты центра величины неповрежденного

судна при посадке его по исходную ватерлинию; у^ — координата ЦТ исходной ва-

г° — затопленный объем по исходную ва-

терлинию с

учетом

коэффициентов

проницаемости и координаты центра

тяжести затопленного объема.

Координаты центра величины в

новой

системе (рис. 5.17)

(5.285)

терлинии

поврежденного судна; и, х

•,0

Ус = \

Аппликата центра тяжести

(5.286)

(5.287)

Перестраивают чертеж теоретиче-

ского (или чебышевского) корпуса так,

что шпангоуты его сдвигаются относи-

тельно миделя по диаметрали на от-

Рис.

5.17. Резки Az

{

= — xi tg i|>

где Х{ — абсцисса шпангоута. Положительный знак Дг

(

соответствует

перемещению

шпангоута

вверх.

Положительному т|з

соответствует

дифферент на нос. Аналогич-

ным

образом перестраивают поперечные сечения затопленного отсека.

Дальнейшие расчеты выполняют по перестроенному корпусу по формулам

(5.271)—(5.280)

второго способа В. Г. Власова в том же порядке, как на ровный

киль.

Схема вычисления элементов наклонных ватерлиний приведена в табл. 5.13,

диаграммы остойчивости в табл. 5.14. Величины z

и г

в строке IV табл. 5.14 опре-

деляют по формулам

(5.286)

и (5.287).

§ 71.

РАСЧЕТ

ДИАГРАММ

ОСТОЙЧИВОСТИ

ПОВРЕЖДЕННОГО

СУДНА

УЧЕТОМ

СОПУТСТВУЮЩЕГО

ДИФФЕРЕНТА

Способ В. В.

Семеиова-Тян-Шанского.

Описанный в § 50 способ расчета диа-

грамм остойчивости свободно плавающего неповрежденного судна может быгь с не-

большими изменениями применен и к поврежденному

судну,

если дифферент его пре-

небрежимо мал или равен нулю. При расчете по этому способу целесообразно

воду,

влившуюся в отсеки первой и второй категорий, не сообщающиеся с забортной водой,

включать в состав нагрузки судна и рассматривать ее как принятый груз.

Воду,

влившуюся в отсеки третьей категории, считать забортной водой, не принадлежащей

судну

и не влияющей на его нагрузку.

В основу расчета принимается диаграмма остойчивости, рассчитанная по вто-

рому способу В. Г. Власова при постоянном дифференте. Влияние сопутствующего

дифферента определяется в виде поправки к рассчитанной таким способом диаграмме

остойчивости. При расчете восстанавливающего момента судна с нулевым креном

предполагается, что судно искусственно удерживается воображаемой внешней парой

от крена и дифферента.

Предполагается, что для поврежденного отсека вычислены и построены инте-

гральные кривые со, Ъ, с (§ 17), позволяющие вычислить с

учетом

коэффициента про-

264

ницаемости \i величину затопленного объема и координаты его центра тяжести при

Прямом

положении судна, а также координаты центра величины поврежденного

судна. Предварительно вычисляют также величины потерянных площадей s

и абс-

циссы

ф их центров тяжести для разных наклонений ф, используя данные табл. 5.13

чертежи отсека третьей категории. Расчет дополнительных элементов площадей

ватерлиний может быть выполнен по схеме, приведенной в табл. 5.15.

Вычисления по схеме табл. 5.15 производят для

углов

наклонений <р = 0°,

10°, . . .. 60° через интервал Д<р = 10°.

Ординаты диаграммы статической остойчивости свободно плавающего судна

вычисляют в масштабе плеч по формулам

М^х) = ['(6) + Д/] ^ ;

(5.288)

Д/ (в) = -J- /^fe At cos 6;

(5.289)

, tg 8

Дф

?L±,

(5.290)

— т

Щг

'in/*

291

)

„ т

хг

= у | 1ф cos

dcp

+ D (у

в#

(5.292)

Здесь I (в) — плечо восстанавливающего момента, вычисляемое по второму

способу В. Г. Власова (строка VII табл. 5 14) для

угла

угол

а равен соответствую-

щему

углу

6, для которого сделан расчет по второму способу В. Г. Власова,

угол

©! в формуле

(5.298)

определяют выражением

tg 6, = Ktg

a - tg* Дф

(5.293)

или

при малых Дт|)

в,--28.7-^-.

(5.294)

Вычисленные по формуле

(5.288)

значения l

) откладывают как ординаты при

абсциссах Эх. Практически значения

углов

и в совпадают.

Ординаты минимальной диаграммы динамической остойчивости определяют по

формулам

(

l) =

d (

) +

'd, <

295

)

где lj (9) — плечи динамической остойчивости, вычисляемые по второму способу

В. Г. Власова (строка IX табл.

5.14),

Д/^

= -i- т

уг

cos 0 Дгр.

(5.296)

Схема вычисления величин ^ (0^ и l^ (6j) приведена в табл. 5.16.

Способ В. В. Семенова-Тян-Шанского приближенно определяет такое сочетание

параметров 0 и i|) посадки судна и его восстанавливающего момента, при которых дина-

мическая остойчивость его получает минимальное значение и которые, следовательно,

удовлетворяют условиям устойчивого наклонного положения равновесия судна.

Начальный

крен судна определяется абсциссой точки пересечения диаграммы стати-

ческой остойчивости с осью абсцисс.

265

Таблица 5.1В

Вычисление дополнительных элементов площадей

наклонных ватерлиний поврежденного судна

ф — . . .,

град

№ шпан-

гоута

я—1

(

III

Исправленные

суммы

(

п.

III.

IV.

/, =

VI.

VII.

VIII.

IX.

S, -

xi.

6,,

XII. Л,,,

XIII.

•

Си. § 4

a»

VII

Ь)

VIII

+ b)i'

табл.

5.13,

строка

II)

13 табл.

5.13,

строка

IX)

из

табл.

5.13,

строка

III)

(5SIJ»

— по

чертежам отсека)

III —VII

~Ix~

iv_viii-

S(p

;

xi«

табл.

6.13, строка

Ез

266

Таблица 5.16

Вычисление по способу В. В. Семенова-Тян-Шанского плеч статической и динамической остойчивости

свободно

плавающего поврежденного судна (с учетом сопутствующего дифферента)

град

е-

II-COS

III

—

CyMMI

ральная

Интег;

VII

СУМН£

ральная

VIII

f|~

*•

(О

"п

•

•»•

«я

XII

! (0)

XIII

(Я

•9-

XIV

•9-

•0

а?

ьо

Ф*

XVI

XVII

•

__Т)

XVIII

ф"~

XIX XX

XXI

Приближенный

способ Д. В. Дорогостайского. Способ Д. В. Дорогостайского

не

обеспечивает условия минимальной динамической остойчивости судна, однако,

по

утверждению автора способа, это практически не влияет на точность определе-

ния

поперечного восстанавливающего момента. Кроме того, способ этот не связан

допущением об отсутствии начального дифферента и позволяет вычислять диаграмму

статической остойчивости свободно плавающего судна при произвольном наклонном

начальном положении равновесия судна.

Если

исходной посадкой неповрежденного судна для вычисления диаграммы

полного момента (§ 50) является посадка прямо и на ровный киль, расчетные формулы

имеют вид

[

(

ЧУ

297

4-АМ

"созгр

* •

298

(6.299)

где М

х>

— ордината диаграммы восстанавливающего момента по обычному расчету

диаграммы статической остойчивости по второму способу В. Г. Власова при г|э = 0

крене 9 = 6„; К

, *

go>

— объемное водоизмещение и координаты центра тя-

жести неповрежденного судна; f

f — I

f — моменты инерции площади проекции

действующей ватерлинии на плоскость хОу.

Вычисление моментов инерции площади и статических моментов объема

следует

вести по формулам

(

m (6.302)

M'l.

*c)

ь S

Здесь V — полный погруженный объем при крене 9 = 6„, х

и г

— координаты

его центра величины; JJ

vx и

— суммарные статические моменты затоплен-

1, 2, з 1, 2, з

ных объемов в отсеках всех

трех

категорий.

Приведенные

расчетные формулы основаны на предположении, что расчет ве-

дется методом постоянного водоизмещения и что затопленные объемы в отсеках, не

сробщающихся с забортной водой, расположены ниже действующей ватерлинии, что

практически

всегда имеет место.

Если

судно до повреждения имело начальный дифферент iJ>

, которым нельзя

пренебречь, и нагрузка его вследствие каких-либо причин, например вследствие

перемещения

груза,

была несимметрична относительно диаметральной плоскости,

так

что ордината центра тяжести судна y

=j=Q,

расчетные формулы несколько услож-

няются.

Расчет диаграммы остойчивости по второму способу В. Г. Власова должен

быть выполнен по перестроенному с

углом

дифферента 1|Эо корпусу, как указано

268

§ 70. В

результате

этого расчета вычисляют ряд значений восстанавливающего мо-

мента М

при постоянной величине i|>

и различных величинах

угла

крена 8„.

Величину поперечного восстанавливающего момента (с учетом сопутствующего

дифферента) приближенно вычисляют по формулам

х4, = - Wo [(У

. - Ус) cos 9 + (

tgt

- г

) sin в]

9=9л

(5.305)

*-"';

306

(5.307)

(5-308)

Приращение

угла

дифферента

(Б

310)

Ордината диаграммы полного момента сил веса и плавучести

М„=М

[l + (tgi|)

Atgipe)»].

(5.311)

Величину дополнительного вычисляемого статического момента объема опре-

деляют по формуле

^о(y

~Ус)

VoH

-V

S "У-

(5-312)

1. 2, 3

Для расчета по способу Д. В. Дорогостайского необходимо располагать инте-

гральными кривыми со, Ь, с (§ 17) для судна и для отсеков третьей категории.

Схема вычисления водоизмещения V и координат его центра величины в наклон-

ном

положении

= 6„, г|з=О или 6 = 6„ и i|) = ip

, а также элементов площади проек-

ции

ватерлинии на плоскость хОу приведена в § 67 и в табл. 5.8.

72. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

МЕЖДУНАРОДНОЙ

КОНВЕНЦИИ

ПО ОХРАНЕ

ЧЕЛОВЕЧЕСКОЙ

ЖИЗНИ

НА

МОРЕ

1960

ГОДА

РЕГИСТРА СССР К НЕПОТОПЛЯЕМОСТИ

СУДОВ

При

проверке непотопляемости транспортных и промысловых

судов

(а по ме-

ждународной Конвенции — только пассажирских

судов)

регламентируется не посад-

ка

судов, а наибольшая допустимая длина отсека при симметричном его затоплении.

Расстояние

между

поперечными водонепроницаемыми переборками не должно пре-

269

вышать допустимой длины отсека, величина, которой зависит от положения отсека

по

длине судна. Судно считается пассажирским, если оно предназначено для перевоз-

ки

или перевозит более двенадцати пассажиров. Для расчета допустимых длин отсе-

ков

вычисляется тем или иным способом кривая предельных длин отсеков. Обычно

применяется

следующий способ.

По

имеющемуся теоретическому

чертежу

производят расчет масштаба Бонжана

до палубы переборок для 21 равноотстоящего шпангоута и изготовляют специальный

чертеж его, совмещенный с чертежом боковой проекции корпуса. При изготовлении

чертежа рекомендуется для

судов

среднего размера принять масштаб длин 1/200

натуральной величины и масштаб высот 1/25 натуральной величины.

Рис.

5.18.

Палубой переборок здесь считается самая верхняя палуба, до которой доводятся

водонепроницаемые переборки.

Параллельно линии палубы переборок, на 76 мм ниже верхней кромки ее, при-

лодят на чертеже масштаба Бонжана предельную линию погружения.

этой предельной линии погружения проводят ватерлинии, касательные к ней

или

пересекающие ее в крайних точках так, чтобы они, по возможности, были накло-

нены

одна к

другой

на равные

углы:

всего проводят около 10 ватерлиний, соответству-

ющих различным возможным предельным погружениям судна при затоплении соот-

ветствующих его отсеков (рис.

5.18).

Далее по масштабу Бонжана снимают величины погруженных площадей

шпан-

гоутов

в местах пересечения их с наклонными ватерлиниями и записывают в соответ-

ствующие столбцы и строки табл. 5.17.

Исправленная

сумма величин площадей шпангоутов для каждой касательной

ватерлинии, умноженная на величину шпангоутного расстояния,

дает

объем К/

погруженного по данную ватерлинию судна,

Разность

между

объемом V/ и погруженным объемом V

судна при осадке по

грузовую

или

другую

исходную ватерлинию неповрежденного судна

дает

предель-

ную величину объема влившейся в затопленный отсек воды. Она

соответствует

мини-

мальному объему этого отсека при проницаемости 100%.

Величина статического момента М/ объема судна, погруженного по данную ка-

сательную ватерлинию относительно мвделевого сечения, получается в

результате

270

Вычисление

величины

предельных объемов отсеков и абсцисс их центра тяжести

Таблица

5.17

Элементы

для

расчета:

L=. . .; -g— = . . .; х

, — . . .; К

= . . .; [-^j

=*•••:

J* шпангоутов

Нос

•

• •

Корма

Суммы

Пополшп <

(20)

Исправленные суммы Ц

Л</=(-Й-)

2^«г

Vi=V,-V

/я/=

Al/ — Л1

Множи-

тели плеч

**|

+ 10

о'

—9

—10

№

касательных ватерлиний

Площади

шпангоу-

тов

1(0;

Площади

шпангоу-

тов

ГI

<*>£

Площади

шпангоу-

тов

IXfflj

Площади

шпангоу-

тов

Xcoj

XtujK,

умножения на квадрат шпангоутного расстояния исправленной суммы произведе-

ний

площадей шпангоутов на соответствующие множители плеч (см. табл.

5.17).

Отстояние от миделевого сечения (абсцисса) x

j центра тяжести затопленного

отсека, имеющего объем v/,

Mj — М

у,

- V

(5.313)

где М

— статический момент объемного водоизмещения при осадке по исходную

(грузовую)

ватерлинию

РУ

ш = уох

(5 314)

Величины Ко и х

берут

из данных расчетов элементов плавучести и начальной

остойчивости либо определяют по масштабу Бонжана для исходной ватерлинии не-

поврежденного судна.

•80U,

700

-600

-500

•№

S00

-200

100

Рис.

5.19.

По

вычисленным значениям vj и х,- строят кривую предельных объемов v/ =*

(XJ)

и отрезки строевой по шпангоутам для каждой касательной ватерлинии

на

участках,

примыкающих к соответствующим абсциссам х/ (рис.

5.19).

Для каждого

участка строевой рассчитывают настроят интегральную кривую

v(x)=\<s>dx.

Ординаты интегральных кривых должны иметь тот же масштаб, что и ординаты

кривой

предельных объемов. На рис. 5.19: / — кривая площадей шпангоутов;

— интегральная для кривых площадей шпангоутов; 3— кривая предельных объе-

мов;

4 — кривая предельных длин; х112 — абсцисса середины длины отсека; x

—

абсцисса центра тяжести отсека. Масштаб абсцисс 1 : 100 натуральной величины.

Предельные длины находят графическим способом (рис. 5.20, значения кривых 1,

2, 3, 4 те же, что и на рис.

5.19).

Пусть отрезок аЬ равен ординате кривой предельных

объемов при абсциссе ее ху. Для нахождения длины отсека отрезок ab перемещается

при

той же абсциссе в такое положение его АС относительно своей интегральной кри-

вой,

при которой заштрихованные площади AOF и ВОС равны

между

собой. Тогда

искомая

предельная длина отсека

будет

равна отрезку / = BD.

Принимая

значение /

за ординату кривой предельных длин, а абсциссу середины длины отрезка BD — за

абсциссу кривой предельных длин, можно построить точку L искомой кривой.

результате

повторения указанного построения для

всех

участков строевых по

шпангоутам получается ряд точек, по которым строят кривую предельных длин за-

топленных отсеков при проницаемости 100%.

По

предложению В. В.Семенова-Тян-Шанского расчет можно упростить, построив

вместо отдельных отрезков одну общую кривую площадей шпангутов по предель-

272