Проверка остойчивости по основному критерию

Согласно Правил Речного Регистра РФ, остойчивость согласно основного критерия может считаться достаточной, если кренящий момент от динамического действия ветра Мкр не превышает предельно допустимый момент от динамического наклонения судна, то есть должно выполняться следующее условие: Мкр Мдоп; [3, С.224 ]

В настоящем курсовом проекте проверку остойчивости следует выполнять для судна, которое загружено контейнерами международного стандарта. При этом принимается, что контейнеры размещены на судовых крышках люковых закрытий. При погрузке контейнеры должны быть установлены своей длинной стороной вдоль судна. Типы и размеры контейнеров приводятся в Табл. 9 [1, С.11 ]

 

Таблица 5 – Характеристики международных контейнеров ИСО

Тип контейнера	Габаритные размеры (в метрах)	Наибольшая масса с грузом (тонн)
длина	ширина	высота
1А	12,19	2,44	2,44	30,5
1В	9,12	2,44	2,44	25,4
1С	6,06	2,44	2,44	20,3

 

Водоизмещение судна (D) и аппликата его центра массы (Zg) до приёма контейнеров приведены в Табл. 9 Приложения I МУ. Условия загрузки судна международными стандартными контейнерами приводятся в Табл. 11. Приложения I МУ для варианта 03.

Исходные данные для расчёта:

Водоизмещение судна D = 4100 тонн

Аппликата центра массы Zg = 3,70 м.

Тип контейнера ИСО: 1А;

Число контейнеров по длине судна: 4;

Число контейнеров по ширине судна: 2

Всего количество контейнеров: Nk = 4*2 = 8.

Определяем водоизмещение судна в грузу по формуле:

Dг = D + nконт Рконт;

Здесь D = 4100 т; nконт = 8 шт; Рконт= 30,5 т.

Подставив данные значения в формулу, получим:

Dг = D + nконт Рконт = 4100 + 8*30,5 = 4344 (т).

По водоизмещению из таблицы кривых плавучести (Рис.7 Приложения I МУ) выбираем Тср: Тср = Тн =Тк = 3,15 м.

Возвышение центра массы судна вместе с контейнерами над основной плоскостью (ОП) определяем по формуле:

Zg(1) = Mz | Dг;

Здесь Мz = D *Zg + nконт *Рконт* Zgконт;

При этом Zg = 3,80 м;

Zg конт = Н +h лз + hконт/2 = 5,50 + 1,0 + 2,44/2 = 7,72 (м)

Подставив данные значения в формулу, получим:

Мz = D *Zg + nконт *Рконт* Zgконт = 4100*3,8 + 8*30,5*7,72 = 15580 + 1883,7 = 17463,7 (тм).

Площадь парусности судна определяется по формуле:

S = Sнпк + 1,05 L *Нi +nконт lконт hконт, где

Sнпк (площадь парусности надпалубных конструкций, принимается по Табл.1 Приложения I МУ) = 245 (м²);

Нi (высота надводного борта) = 5,5-3,15 =2,35 (м);

L (длина судна) = 110,2 (м);

nконт (число рядов контейнеров, расположенных по ДП) = 2.

Отсюда S = Sнпк + 1,05 L *Нi +nконт lконт hконт = 245 + 1,05*110,2*2,35 + 2*12,19* 2,44= 245 + 271,9 + 59,5 = 576,4 (м²).

Определяем возвышение центра парусности над основной плоскостью:

Zп = (Sнпк Zнпк + 1,05 L* Hi(Тср + Нi/2) + nконт *l конт hконт Zgконт) / S;

Здесь (возвышение центра парусности под палубных конструкций, принимается по Табл. 1 Приложения I МУ) = + 7,50 (м).

Отсюда Zп = (245*7,50 + 1,05*110,2*2,35 +2*12,19*2,44* 1,22) / 576,4 = (1837,5 + 271,9 + 72,6) / 576,6 = 3,784 (м) [1, С.11-12]

Теперь определим приведенное плечо кренящей пары, (м) при динамическом действии ветра на судно: Z = Z_Т + a₁a₂Tср;

Здесь Z_Т (возвышение центра парусности над плоскостью действующей ватерлинии) = 3,784 – 3,15 = 0,634 (м).

a₁ и a₂ – поправочные коэффициенты Российского Речного Регистра, выбираем методом интерполяции из из Табл. 6 и 7 настоящего расчёта [2]

Таблица 6 –Поправочные коэффициенты Регистра (a₁)

B / T	a 1
£ 2‚5 3‚0 4‚0 5‚0 6‚0 7‚0 8‚0 9‚0 ³ 10	0‚40 0‚41 0‚46 0‚60 0‚81 1‚00 1‚20 1‚28 1‚30

 

Таблица 7 –Поправочные коэффициенты Регистра (a₂)

z g/ B	a 2
0‚15 0‚20 0‚25 0‚30 0‚35 0‚40 > 0,45	0‚66 0,58 0‚46 0‚34 0‚22 0‚10

 

Соотношения B/T = 13/3,15 = 4,095; z_g/B= 3,70/13 = 0,285, отсюда принимаем методом интерполяции: a₁= 0,62; a₂= 0,32.

Подставив численные значения, получим: Z = 0,634 + 0,62*0,32*3,15 = 1,259 (м).

Теперь определим метацентрическую высоту по формуле (для водоизмещения Dг =4344 т:

hm = Zc +r – Zg = 2,16+ 2,20 – 3,55 = 0,81 (м)

Расчет динамически приложенного кренящего момента от давления ветра определяется по формуле: Мкр = 0,001 Р Z S (кНм)

Здесь: P давление ветра (в Па), это значение выбираем из Табл. 8 Российского Речного Регистра для морских судов методом интерполяции.[2]

 

Таблица 8 – Таблица давлений ветра (Па)

Возвышение центра парусности ZТ ‚ м	Условное расчетное динамическое давление ветра р ‚ Па
«М»	«О»	«Р» и «Л»
не более 0‚5 1‚0 1‚5 2‚0 2‚5 3‚0 4‚0 5‚0 не менее 6‚0

 

В соответствии со значением ZT = 0,634 м. получим: Р = 182 (Па).

Отсюда Мкр = 0,001*182* 1,259* 576,4 = 132,08 (кНм) [1, С.15 ]

4.2) Расчет амплитуды качки θ _m (град)

Определим частоту качки по формуле: m = m_1* m_2* m_3.

Здесь m₁ (характеризует частоту собственных колебаний судна на тихой воде) = mo/√ho; при этом m₀ = f (n1), где n₁ = (h₀ /³√D) /(Zg/B);

Здесь h₀ (метацентрическая высота без учета поправки на свободные поверхности жидкости) = 3,83 (м).

Определяем n₁ = 3,83/(4100)^1/3 / (3,55/13) = 0,239/0,273 = 0,877.

По Табл. 9 Российского Речного Регистра по n₁ находим m₀ с помощью метода интерполяции. [2]

Таблица 9 – Таблица значений m₀

n 1	m 0
< 0,10 0,15 0,25 0,50 0,75 1,00 1,50 2,00 2,50 > 3,00	0‚42 0‚52 0‚78 1‚38 1,94 2,40 3,00 3,30 3,50 3,60

 

Находим m₀ =2,18; тогда m₁ = 2,18/ (3,83)^1/2 = 1,114.

Множитель m ₂ = f(В/Т), В/Т = 13/3,15 = 4,127.

По Табл. 10 Российского Речного Регистра по В/Т находим m₂ с помощью метода интерполяции. [2]

Таблица 10 –Таблица значений m ₂

B/T	m 2
< 2,50 3,00 3,50 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 > 10,00	1‚00 0,90 0,81 0,78 0,81 0,87 0,92 0,96 0,99 1,00

 

По Табл. 10 методом интерполяции находим: m₂= 3,60

Множитель m ₃= f(d), где d – коэффициент полноты водоизмещения.

По Табл. 11 Российского Речного Регистра в зависимости от d находим m₃ с помощью метода интерполяции. [2]

Таблица 11 –Таблица значений m₃

d	m3	d	m3
< 0‚45 0,50 0,55 0,60	1‚00 0,95 0,86 0,77	0‚65 0,70 0,75 > 0‚80	0‚72 0,69 0,67 0,66

По значению d = 0,816 определяем m₃ = 0,66.

Тогда m = m_1* m_2* m₃ = 1,114*3,6*0,66 = 2,647.

По Табл. 12 Российского Речного Регистра в зависимости от m находим амплитуду качки θ _m [2]

Таблица 12 –Таблица значений амплитуды качки θ _m

m,	Амплитуда бортовой качки‚ q m, град
Класс судна
«М»	«О»	«Р»*
0‚40 0‚60 0‚80 1‚00 1‚20 1‚40 1‚60 1‚80

Методом интерполяции определяем: θ _m = 31 град.

По плану мидель-шпангоута определяем угол заливания. [4, С.168]

Рисунок 1 –Конструктивный мидель-шпангоут судна проекта 1557

По плану мидель- шпангоута определяем угол заливания Qзал = 0,8*Qкр = 0,8*34 = 27,2 (град).