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

Подождите немного. Документ загружается.

При

построении наклонной прямой а нужно откладывать положительные зна-

чения

влево, а отрицательные — вправо. Прямая а идет параллельно линии спуско-

вых дорожек на расстоянии То, измеренном по вертикали. При построении кривой I,

наоборот, положительные значения откладывают вправо, а отрицательные — влево*

Точка Р на диаграмме

дает

момент начала всплытия (l

= L

). По ватерлинии

всплытия, проходящей через точку Р, определяют баксовое давление N

и соответ-

ствующее началу всплытия погружение Т

переднего конца полоза. Далее опреде»

ляют

«в=-у-.

(6.61)

Расстояние

между равнодействующей и порогом г= 1+ а выражается отрез-

ком

ватерлинии между кривой I и прямой а. На рис. 6.10 при всех погружениях рав-

нодействующая все время находится правее порога, так как кривая / и прямая о

не

пересекаются; поэтому опрокидывания нет. Минимальное расстояние между

кривой

/ и прямой а, считая по ватерлиниям, есть критическое расстояние г

. Точка Q

на

диаграмме характеризует момент, когда ЦТ находится на пороге.

На

рис. 6.10 изображена полная диаграмма; между тем для решения вопросов,

связанных со всплытием и опрокидыванием, достаточно иметь участок между ва-

терлинией прохождения ЦТ над порогом и ватерлинией всплытия. Поэтому нужно

sapauee определить осадки 7\, соответствующие указанным ватерлиниям, и затем

для расчета взять шесть ватерлиний между ними.

Осадка для нижней ватерлинии

7\ = (L

р\

(6.62)

Осадка для верхней ватерлинии может быть определена приближенно с запасом

большую сторону, исходя из приближенной формулы

(6.43)

для баксовогодавления

7\= 1,2(Гср+е+ LJL),

(6.63)

где Т

ср

— средняя осадка по грузовому размеру, соответствующая водоизмещению

ч/W = Р

— N

, где N

вычислено по приближенной формуле (6.43).

Приведенная

схема расчета справедлива для спуска со стапеля с постоянным

углом уклона (3. Если спуск производится со стапеля с изменяющимся уклоном, то

необходимо на исправленном масштабе Бонжана проводить ватерлинии под разными

углами. Эти

углы

определяют по диаграмме. На диаграмме нужно провести кривую

уклона спусковых дорожек с учетом разного вертикального и горизонтального мас-

штабов. Ватерлинии в этом случае на диаграмме

будут

не параллельны

друг

другу,

а составят некоторый постоянный

угол

f$o с касательной к кривой в точке

, пересечения последней с соответствующей ватерлинией. Этот

угол

ро равен

углу

уклона спусковой линии у уреза воды. Построение всех зависимостей нужно вести

по

соответствующим ватерлиниям.

Иногда на диаграмме вычерчивают исправленный масштаб Бонжана. Для этого

над линией спусковых дорожек, исходя из положения переднего (точка А) и заднего

(точка В) концов цолозьев, намечают очертание диаметральной плоскости с учетом

разных масштабов; затем разбивают шпангоуты и на них вычерчивают масштаб

Бонжана.

Ватерлинии масштаба Бонжана и диаграммы

будут

в этом случае общими.

Если расчет производится в нескольких вариантах для разных глубин воды на

пороге Го, то изменяться

будет

длина подводной части фундамента Я,. Поэтому на

диаграмме нужно построить несколько зависимостей а для принятых значений 7V

Эти зависимости представятся в виде параллельно идущих линий.

§ 82.

РАСЧЕТ

СПУСКА СПОСОБОМ

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ^ПРИБЛИЖЕНИЙ В. Г. ВЛАСОВА

Этот, способ заключается в том, что от некоторых, произвольно назначенных,

ватерлиний или положений судна мы переходим к искомым ватерлиниям или пол'О-

жениям

(всплытия и критическому), последовательно применяя одно и то же пра-

293

вило (формулу) перехода и используя каждый раз предыдущее положение как исход-

ное

до тех пор, пока результат не получится с требующейся точностью. За исход-

ную ватерлинию для всплытия принимается ватерлиния, соответствующая баксовому

давлению, вычисленному по приближенной формуле (6.43).Баксовоедавление, вычис-

ленное

по приближенной формуле (6.43),

будем

обозначать Л^. При подстановке

формулу величины D

соответственно ей по кривым плавучести и начальной

ОСТОЙЧИВОСТИ

должны быть определены величины Н, | и вычислена величина я|э

исходя из положения ЦТ и ЦВ.

Далее по 'грузовому размеру находим среднюю осадку Гер, соответствующую

водоизмещению.

= D

— N'

(6.64)

Затем вычисляем параметр А исходной ватерлинии

Л = Т

ср

— 1а,

(6.65)

где %= ± (5в + Х); здесь

— абсцисса ЦТ площади

Л, считая от миделя внос,

X— расстояние между ЦТ спускаемого судна и миделем, X > 0, если ЦТ лежит

корму от миделя; перед скобкой ставим знак «+», если судно спускается кормой

вперед, и знак «—», если носом вперед.

" На исправленном масштабе Бонжана и на корпусе проводят ватерлинию, исходя

из

р и

угла

а. Снимают ординаты площадей шпангоутов ю с маштаба Бонжана и

ординаты у площади ватерлинии с корпуса и вписывают в табл. 6.5; -

В таблице вычисляют площадь ватерлиний S, абсциссу ее ЦТ, силу плавучести

и абсциссу точки ее приложения по следующим формулам:

(б

еб

(6.67)

Затем вычисляют потерянную силу плавучести о'-и ее момент т' по формулам

(6.7) и (6.9) и, наконец,

(6.68)

.(6.69).-

Из

вычисленных по табл..6.5 характеристик судна для исходной ватерлинии

помощью формулы перехода, предложенной В. Г. Власовым, можно найти параметр

ватерлинии всплытия h

Этот параметр получился как сумма

ft,

А+бЛв,

(6.70)

где

6А

—находят

по формуле перехода следующим образом:

Если

-— < Б%, где Т

—хредйяя осадка спущенного судна, то можно огра-

* с

ничиться

первым приближением. Если же это условие не выдержано, то необходимо

сделать второе приближение. Для этого нужно принять ватерлинию с вычисленным

параметром h

за исходную, нанести ее на исправленном масштабе Бонжана и кор-

пусе, снять ординаты, вписать их в таблицу и проделать все вычисления вторично.

294

Вычисление водоизмещения, абсциссы ЦВ площади ватерлинии и абсциссы ее ЦТ

Таблица

6.5

шпангоутов

m—

Суммы

Поправки

Исправленные

суммы

Ординаты шпангоутов

носовых

кормовых

III

Уо

У1

Ут-1 '

Ут

2/1

Ут

Е»

—

(у*

~\~

у )

.. •

Произведения

(II -

III)

(

„_

1)(!

(2/т-О

Е,

Площади

щпангоутов

носовых

кормовых

а>

;

т-1

Ез

\ m ~г т)

Ез

Произведения

(V-VI)

VII

(m-l)(co

_cu

)

Е.

-5-(

т-

т)

Таким

образом нужно действовать, пока

не

будет

выполнено указанное выше

не-

равенство.

большинстве

случаев

достаточно бывает одного приближения.

Величина

определяющая положение судна

на

стапеле,

йв

-р-(7

-Л

-с).

(6.72)

Баксовое

давление

—yW—yS6h

(6.73)

Погружение переднего конца полоза

момент начала всплытия, равное,

примерно,

максимальному погружению переднего конца полоза

во

время спуска,

= h

+ с +

?>L

(6.74)

За

исходную ватерлинию

для

критического положения нужно взять ватерли-

нию

всплытия,

для

которой

все

элементы судна вычислены

табл.

6".5.

Если вести расчет критического положения

по

минимальному расстоянию

равнодействующей

от

порога,

то в

качестве формулы перехода нужно воспользо-

ваться зависимостью, предложенной

В. Г.

Власовым,

^ |^f-O.

-&)P

(6.75)

= Л

6А

•

(6.76)

Если требуется вычислить точно параметр критической ватерлинии,

то

необхо-

димо, повторяя расчет, добиваться осуществления неравенства —zr-

5%.

боль-

—

•'с

шинстве

случаев

нет необходимости знать точное значение параметра Ац,

достаточно

знать только знак

порядок величины критического расстояния

поэтому можно

ограничиться первым приближением.

• Критическое расстояние определяют

по

формуле

^-(Лк

с),

(6.77)

где

Y^L

-l)t.

(6-78)

Положение судна находят

по

выражению

«K

-J-<r,-ft

-c).

(6.79)

Равнодействующая

для

критического положения

-yS8h

(6.80)

Если вести расчет критического положения по минимальному моменту

рав-

нодействующей относительно порога,

то

можно воспользоваться формулой перехода,

предложенной

В. В.

Семеновым-Тян-Шанским

= Л

6Л

(6.82)

При

этом, если

не

требуется знать точно величину момента (/И^)

,то можно

ограничиться первым приближением; если точное знание момента необходимо,

то

следует

добиваться той

же

точности, как

и в

предыдущем случав.

296

Момент равнодействующей определяют

по

выражению

(

N)K

= ~ V« К +1) «кР +

- ySl6h

(6.83)

и,

наконец, коэффициент опрокидывания

— по

выражению

= '

Y* . (6.84)

Положение судна

величину равнодействующей находят,

как и в

предыдущем

случае,

по

формулам

(6.72)

(6.73).

Приведенный

способ расчета применим»

для

спуска судна

по

фундаменту

с по-

стоянным

углом

уклона

р\ В

случае

устройства фундамента

переменным

углом

все

формулы приобретают очень сложный

вид.

83.

ВЛИЯНИЕ

ИЗМЕНЕНИЯ

ЭЛЕМЕНТОВ

СПУСКОВОГО

УСТРОЙСТВА

СПУСКОВОЙ

НАГРУЗКИ

НА

ВСПЛЫТИЕ

КРИТИЧЕСКОЕ

ПОЛОЖЕНИЕ

Влияние уклона киля

на

всплытие.

Угол

уклона киля изменяется

на

величину

6а.

Для изменения параметра ватерлинии всплытия имеется формула, предложен-

ная

В. Г.

Власовым

б/1

в=[1

.Лба, (6.85)

где

~^ момент инерции площади ватерлинии всплытия относительно поперечной

оси,

проходящей через

ЦТ ее

площади;

S —

площадь ватерлинии всплытия;

| —

абсцисса

ЦТ

площади ватерлинии всплытия.

Все указанные величины относятся

ватерлиниям всплытия

до

изменения

угла

а.

Интересующие

нас

величины

, a

, N

и Т

для

нового положения всплытия

после изменения

угла

могут

быть вычислены

по

формулам (6.70), (6.72),

(6.73)»

(6.74), если принимать

за

исходные соответствующие величины

для

первоначаль-

ного положения всплытия.

Влияние уклона киля

на

критическое положение.

Угол

уклона киля изменяется

на

6а.

Для изменения параметра критической ватерлинии, соответствующей мини-

мальному моменту, пренебрегая малыми величинами, используем формулу

В. В. Се-

менова-Тян-Шанского

(6.86)

Для определения

(M'

)

-M'

+ SM'

(6.87>

необходимо знать

которое можно определить, если пренебречь малыми вели-

чинами

8M'

= [ySl (о +

Е)

+ yl

] 6а.

(6.88)

Все входящие

уравнения

(6.86)

(6.88)

величины

a, If, S и £

относятся

крити-

ческой ватерлинии

до

изменения

угла

а.

Теперь

могут

быть найдены интересующие

нас

величины

h^, a

, N

и k по

фор-

мулам (6.79), (6.80),

(6.83)

(6.84), если принять

за

исходные соответствующие вели-

чины

первоначального критического положения.

297

Влияние изменения спусковой нагрузки на всплытие. Добавляем к спусковому

весу

груз

6D на плече т). Для изменения параметра ватерлинии всплытия В. Г. Вла-

совым предложена формула

Величины S и 6 относятся к первоначальной ватерлинии всплытия до изменения

нагрузки.

Остальные величины Л

в>

, N

и Т

вычисляют по уже известным формулам

(6.70), (6.72),

(6.73)

и (6.74), принимая за исходные соответствующие величины перво-

начальной ватерлинии всплытия.

Влияние изменения спусковой нагрузки на критическое положение. Изменение

нагрузки то же, что и в предыдущем случае.

Для изменения параметра критической ватерлинии, соответствующей

мини-

мальному моменту, имеем

следующую

формулу В. В. Семенова-Тян-Шанского

6Лк=-Ц-.

(6.90)

Изменение

момента

; )fiZ).

(6.91)

Величины S и а относятся к первоначальному критическому положению до

изменения

нагрузки. ,

Остальные величины а^, N

, h

и k определяют по формулам (6.79), (6.80),

(6.83)

и (6.84), принимая за исходные соответствующие величины первоначального

критического положения.

Влияние изменения длины заднего конца полоза на всплытие. Увеличиваем

длину задней части спускового полоза на величину 6L.

Для изменения параметра ватерлинии всплытия используем формулу

В. Г. Власова

92)

Величины N

, S и | относятся к первоначальной ватерлинии всплытия, до изме-

нения-длины

полоза. .

Дальнейшие вычисления величин Л

, а

, N

и Т

производят" по формулам

(6.70), (6.72),

(6.73)

и (6.74), принимая за исходные — данные первоначальной ва-

терлинии всплытия.

Здесь необходимо отметить, что изменение Длины задней части полоза

никак

не

влияет на критическое положение.

Влияние высоты спускового устройства на всплытие. Увеличение высоты спу-

скового устройства на бс не отразится на параметре ватерлинии всплытия и на бакса-

вом давлении Af

. Изменится только положение судна относительно порога в мо-

мент начала всплытия • '

fir

а—jp

(6.93)

погружения кормового конца полоза Т

в момент начала всплытия

=Г+бс,

(6.94)

где а и Т — соответствующие величины, относящиеся к первоначальному положе-

нию

всплытия до изменения высоты спускового устройства.

Влияние высоты спускового устройства на критическое положение. Увеличим

высоту спускового устройства на бс. Для изменения параметра критической ватер-

298

линии,

соответствующей минимальному моменту, имеем следующую формулу

В. В. Семенова-Тян-Шанского

67t

= i-.

(6.95)

Изменение

момента

•

(>M

= \- N&c. (6.96)

Остальные величины %, N

, A

и k определяют, как и в предыдущих случаях,

по

формулам (6.79), (6.80), (6.83) и (6.84), исходя из соответствующих величин пер-

воначального критического положения.

Влияние присоединения к судну поплавков. Этот случай

следует

рассматривать

как

снятие с судна груза весом, равным водоизмещению поплавков уДи в точке,

соответствующей ЦВ поплавков, т. е. согласно изложенному выше и принимая

6D - — у

84.

РАСЧЕТ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ СУДНА

ПРИ ПРОДОЛЬНОМ СПУСКЕ

Скорость s движения судна в первом периоде спуска при постоянном уклоне (J

спусковых дорожек и нулевой начальной скорости so определяют в функции от прой-

денного пути s по формуле

(

(6.97)

^Дя прогрессивно изменяющегося

угла

уклона спусковых дорожек, образован-

ных по

дуге

круга радиуса R, скорость может быть вычислена по приближенной

формуле И. Г. Бубнова

(6.98)

Здесь

знак

«+» соответствует прогрессивно возрастающему

углу

уклона, а

знак

«—-» в квадратных скобках — прогрессивно убывающему, р

обозначает

угол

уклона спусковых дорожек против шпангоута, совпадающего с ЦТ судна, т. е. с на-

чалом координат в начальный момент первого периода.

Для получения скорости s

в конце первого периода нужно в выражение (6.97)

или

(6.98) подставить s= ^^ путь, пройденный судном за первый период.

Время t

{

от начала движения до конца первого периода и начала второго при

постоянном

уклоне может быть вычислено по формуле

Для переменного уклрна спусковых дорожек

могут

быть применены формулы

И.

Г. Бубнова:

для прогрессивно возрастающего уклона

(6.100)

*\ VKC.— /a/ J

для прогрессивно убывающего уклона

299

Расчет скорости движения во втором периоде спуска может быть выполнен по

схеме, разработанной В. В. Семеновым-Тян-Шанским

где

—

ds;

(6.103)

(6.104)

Здесь: «=—2,718 — основание натуральных логарифмов; c

**- коэффициент гидро-

динамического сопротивления, определяемый по данным модельных испытаний.

По

рекомендации В. В. Семенова-Тян-Шанского он может быть принят равным

— 0,35; W (s) и N (s) — плавучесть и равнодействующая сил веса и плавучести

функции от пройденного во втором периоде пути s,

могут

быть определены по

английской

или французской диаграмме; прочие обозначения те же, что и в преды-

дущих

параграфах.

Вычисления по формулам

(6.102)—(6.104)

сведены в табл. 6.6. Коэффициенты

и k

в-»той

таблице имеют следующий смысл:

*x = g:;

(6.Ю5)

(6.106)

В табл. 6.6. путь s

, проходимый судном во втором периоде спуска до начала

всплытия, разбит на 10 равных частей. Поэтому промежуток интегрирования

Значения

W через равные промежутки As

могут

быть сняты с английской или

французской диаграмм. Расчет второго периода спуска заканчивает строкой, в пер-

вом столбце,, которой стоит s

Для вычисления скорости движения во втором периоде спуска может служить

также приближенная формула, предложенная В. В. Семеновым-Тян-Шанским

(6.107)

'-•=-('-•&-'"•)

((U08)

Здесь «в "• путь, цройденный во втором периоде спуска до начала всплытия; N

—•

равнодействующая сил веса и плавучести в момент начала всплытия (баксовое

800

Таблица

6.6

lAs

2As

3As

4As

5As

6As

7As

8As

9As

HAs

12As

13As

°s

III

Расчет скорости

CO*

Интегральная сумма

(IV),

м'

движения

•S

СО

ОТ

"Т ||

судна во

VII

втором периоде спуска

(III)-(VII),

кН

VIII

Интегральная сумма

(Vtll),

кН

хг

XII

•

со

XIII

давление). Прочие обозначения в формулах

(6.107)—(6.110)

имеют тот же смысл,

что и ранее.

Скорость движения судна в момент начала всплытия отсюда равна

8 А^~

(6.110)

(6.111)

• Величины п и п

малые, поэтому можно принимать

е "

= 1 — п

; е"

= 1 + п

Скорость судна в третьем периоде спуска может быть рассчитана по схеме, при-

веденной в табл. 6.6. Однако при этом величина W (s) зависит не только от пройден-

ного пути s, но и от переменного

угла

дифферента и-для определения этой величины

необходимо рассчитывать и строить специальные вспомогательные графики.

Кроме

того, величина W в третьем периоде спуска должна быть вычислена

без

учета

потерянной .силы плавучести. Обычно путь, проходимый в третьем периоде

спуска,, невелик, и количество дополнительных интервалов As также невелико.

Для построения вспомогательных графиков необходима рассчитать ряд значений

(s) и статических моментов их W (L

— •*) относительно заднего конца полоза.

Вычисления производят, по исправленному масштабу Бонжана. Для этого на мас-

штабе Бонжана проводят ряд ватерлиний, соответствующих нескольким значениям

s > s

и различным величинам

угла

дифферента в диапазоне i|) = а и \|> = гр

—

углу

дифферента спущенного судна при фиксированном значении s и углубления

заднего конца полоза. Для каждой такой ватерлинии вычисляют значения W и

статические моменты W (L

—х) относительно заднего конца полоза. Вычисления

можно производить по схеме, приведенной в табл. 6.7.

Таблица

6.7.

Расчет

погруженного

объема

статического

момента

его

' в

третьем

периоде спуска

... .; 1(з= . . .;

= . . . '•

III

0).

I.II

прав»

й г •

правл

е сум

Погруженный объем

Статический момент его относительно миделя

М = AL*2

Статический момент относительно заднего конца полоза

— x)-W (Z,

+ x

) —

302