Составление грузового плана судна. Расчет остойчивости судна. Составление диаграмм статической и динамической остойчивости судна

2. Составление грузового плана судна. Расчет остойчивости судна. Составление диаграмм статической и динамической остойчивости судна

Расчет начальной метацентрической высоты производится по формуле:

h = Zm – Zg, (2.1)

где Zm – аппликата метацентра;

Zg – апликата центра тяжести.

По формуле (2.1) произведем расчет начальной поперечной метацентрической высоты для начала рейса и конца рейса:

с) Рассчитываем поперечную метацентрическую высоту:

h₁= Zm – Zg₁ = 6,32 – 3,93 = 2,39 м

h₂= Zm – Zg₂ = 6,46 – 3,98 = 2,48 м

Рассчитаем исправленную поперечную метацентрическую высоту:

h_1,2 = Zc_1,2 + p_1,2 – Zg_1,2 (м), (2.2)

где Zg_1,2 = Z + Δmh, м

Δmh – поправка к метацентрической высоте на учет влияния свободных поверхностей (выбирается из приложения 2).

Таблица 2.1 – расчет параметров начальной остойчивости:

Наименование величин	Обозначение	Формулы	Значения
			отход	Приход
Водоизмещение	D		3493	3437
Аппликата ЦТ судна	Zg		3,93	3,98
Аппликата поперечного метацентра	Zm		6,32	6,46
Неисправленная метацентрическая высота	h0	H0 = Zm − Zg	2,39	2,48
Поправка к метацентрической высоте на влияние свободных поверхностей	Δh	Δh = ΣΔmh/D	0	»0,1
Исправленная метацентрическая высота	h	h = h0 – Δh	2,39	2,47

Проверку остойчивости выполняем по материалам «информации по остойчивости судна» по допустимым метацентрическим высотам:

­  максимальное плечо L > 0,2 м при Qmax = 30 град;

­  угол заката Qзак > 60 град;

­  исправленная метацентрическая высота h > 0.15 м;

­  критерий погоды ДО > 1;

­  угол крена от действия постоянного ветра Q < 15 град;

­  критерий ускорения ДО > 1.

Построение диаграммы статической остойчивости

В «Информации об остойчивости судна для капитана» имеется универсальная диаграмма статической остойчивости, предложенная профессором Г.Е. Павленко, т.е. она представляет собой набор диаграмм статической остойчивости для различных водоизмещении судна в диапазоне от водоизмещения порожним до водоизмещения в полном грузу. При использовании универсальной диаграммы плечи статической остойчивости l находятся непосредственно по чертежу для значений D, h и Q. Диаграмма построена с учётом влияния свободной поверхности жидких грузов на остойчивость.

Исходными данными являются:

На отход: Водоизмещение судна D₁=3493 т и поперечная метацентрическая высота с учётом поправки Dmh на влияние свободной поверхности жидких грузов h₁=2,39 м.

На приход: Водоизмещение судна D₂=3437 т и поперечная метацентрическая высота с учётом поправки Dmh на влияние свободной поверхности жидких грузов h₁=2,47 м. Снятые плечи диаграммы статической остойчивости по метацентрической высоте и водоизмещению заносим в таблицу 1.6.

Диаграмма динамической остойчивости является интегральной кривой по отношению к диаграмме статической остойчивости. Для построения диаграммы динамической остойчивости в таблице производим расчёт плеч диаграммы динамической остойчивости. Диаграмма динамической остойчивости является интегральной кривой по отношению к диаграмме статической остойчивости.

Таблица 2.2 – Расчет диаграмм статической и динамической остойчивости

Рассчитываемая величина	Значение расчетных величин
	на отход
Угол Q (град)	0	10	20	30	40	50	60	70
Плечо статической остойчивости l (м)	0	0,47	0,97	1,37	1,34	1,15	0,85	0,52
Σинт l	0	0,47	1,91	4,25	6,96	9,45	11,45	12,8
	0	0,04	0,17	0,37	0,6	0,82	1,0	1,1
	на приход
Угол Q (град)	0	10	20	30	40	50	60	70
Плечо статической остойчивости l (м)	0	0,47	0,99	1,49	1,37	1,15	0,83	0,5
Σинт l	0	0,47	1,93	4,35	7,15	9,67	11,65	12,98
	0	0,04	0,17	0,38	0,62	0,84	1,01	1,13

Строим диаграммы статической и динамической остойчивости

Проверка остойчивости по критерию погоды

Остойчивость судна по критерию погоды считается достаточной, если при наихудшем, в отношении остойчивости варианте нагрузки динамически приложенный кренящий момент от давления ветра Mv равен или меньше опрокидывающего момента Мс, т.е. если соблюдается условие Mv < Mc или К = Mc/MV ³ 1,0.

а) Определение кренящего момента от давления ветра.
Отход	Приход
Кренящий момент от давления ветра определяется по формуле: Mv = 0,001Pv·Av·Z (3.1) где Pv – давление ветра, кг/м2 или Па.
По «Расчёту парусности и обледенения» для судна проекта 1557 при осадке Тcр', используя данные информации по остойчивости для капитана, находим площадь парусности Av и аппликату центра парусности над действующей ватерлинией при осадке Тср, Z, Pv
при Тcр' = 2,88 м и Pv = 35,3 Па, Av = 586 м2, Z = 3,17 м,	при Тcр' = 2,78 м и Pv = 35,7 Па, Av = 593 м2, Z = 3,2 м,
Mv = 0,001· 35,3·586·3,17 = 65,57 тм	Mv = 0,001· 35,7·593·3,2 = 67,74 тм

б) Расчёт амплитуды качки

Отход	Приход
Амплитуда качки судна с круглой скулой, не снабжённого скуловыми килями и брусковым килем, вычисляются по формуле: q1r = X1·X2·V (3.2) где X1, X2 – безразмерные множители; V – множитель в градусах. Амплитуду качки на отход и приход судна находим в информации по остойчивости судна для капитана.
Q1r = 18,9°	Q1r = 19°
Плечо опрокидывающего момента lc на отход и приход судна определяем по диаграмме динамической остойчивости. Тогда опрокидывающий момент равен: Мс1 = D1 ∙ lc1 (3.3)
Мс1 = D1∙lc1 = 3360,1 ∙0,63 = 2116,86 тм	Мс2= D2∙ lc2= 3293,57 ∙0,64 = 2107,88 тм

Кроме этого по диаграмме статической и динамической остойчивости можно определить максимальный динамический угол крена Θmax дин, на который судно может накрениться под воздействием динамического кренящего момента, не опрокидываясь. На диаграмме динамической остойчивости этому углу соответствует абсцисса точки Т. Полученные результаты проверки остойчивости заносим в таблицу 3.2.

Таблица 3.2

Наименование величин	Обозначения и формулы	Значения величин
		отход	Приход
Водоизмещение, (т)	D	3493	3437
Осадка судна, (м)	Тср	2,88	2,78
Площадь парусности (ЦП), (м2)	Av (из информации)	586	593
Возвышение ЦП над ватерлинией, (м)	Z (из информации)	3,17	3,2
Расчетное давление ветра, Па	Pv (из таблиц правил)	35,3	35,7
Кренящий момент от ветра, (тм)	Mv = 0,001 Pv·Av·Z	65,57	67,74
Амплитуда качки со скуловыми килями, (градусы)	Θ2r = k∙X1∙X2∙Y
Угол заливания, (градусы)	Θf (из диаграммы ост.)	65	65
Плечо опрокидывающего момента, (м)	Lc (из диаграммы остойчивости)	0,63	0,64
Опрокидывающий момент, (т∙м)	Mc = D∙Lc	2200	2199
Критерий погоды	K = Mc/Mv	33,55	32,5
Кренящее плечо 1, (м)	Lw1 = 0.504∙Av∙Zv/(gD)	0,028	0,03
Кренящее плечо 2, (м)	Lw2 = 1.5Lw1	0,042	0,044
Период качки, (с)	T = 2cB/√h0	7,42	7,23
Инерционный коэффициент	c=0.373+0.023B/T-0.043L/100	0,43	0,43
Коэффициент	R = 0.73+0.6 (Zg-T)/T	0,96	0,99
Угол крена от постоянного ветра, (градус)	Θ0
Угол входа палубы в воду, (градус)	Θd = arctg (2 (H – T)/B)	21,65	22,4
Критерий погоды по IMO	K = b/a