ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.11.2023
Просмотров: 121
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Мкр = 657.6 кНм< Мдоп = 9304.6 кНм;
Делаем вывод о соответствии остойчивости судна требованиям Правил Регистра.
Диаграммы остойчивости представлены в Приложении А, рисунок А4.
4 РАСЧЕТ НЕПОТОПЛЯЕМОCТИ
Под расчетами непотопляемости понимают расчеты по определению параметров посадки и остойчивости судна в аварийных ситуациях, связанных с затоплением части помещений непроницаемого корпуса, заливанием надводной части судна и другими ситуациями, ведущими к утере судном части мореходных качеств. Такие расчеты обязательно предшествуют мероприятиям, связанным с обеспечением живучести судна в аварийных ситуациях. В курсовом проекте требуется рассчитать положение аварийной ватерлинии при затоплении трюма №4, вычислить значение поперечной метацентрической высоты и произвести оценку ситуации в соответствии с требованиями Правил Регистра к непотопляемости судна.
Параметры посадки и положения аварийной ВЛ определяем по методу приема груза. Воду, поступившую в трюм, считаем дополнительно принятым грузом.
Количество поступившей воды зависит от степени заполненности трюма грузом и от положения аварийной ВЛ. Первое обстоятельство учитываем с помощью коэффициента проницаемости, который можно принять для массовых грузов µ=0,6, для тарно-штучных µ =0,8, а для лесных и хлопка в кипах µ =0,4. Второе обстоятельство, определяющее уровень воды в трюме (при сообщении последнего с забортной водой), учитываем в расчете способом последовательных приближений.
В первом приближении уровень воды в трюме считаем совпадающим с положением неаварийной ВЛ (для исходного положения, рассчитанного в первом разделе).
Для этой ситуации определяем количество и вес влившейся воды, по кривым элементам находим среднюю осадку, вычисляем дифферент судна и осадку оконечностей.
В нашем случае аварийным отсеком являем трюм №4, заполненный контейнерами и лесом. Таким образом, объем влившейся воды будет равен разности между объемом трюма №4 по грузовую ВЛ и объемом груза по грузовую ВЛ.
Таблица 4.1 - Расчет непотопляемости
| Дедвейт | Масса mi | Объем Vi | Вес Pi | Коорд.ЦТ | Cтатич.моменты | ||
| в тоннах | в м3 | в кН | xi | zi | Pixi ,кНм | Pizi, кНм | |
| Трюм№1 | 300 | 780 | 2940 | 27 | 2 | 79380 | 2880 |
| Трюм№2 | 210 | 400 | 2058 | 5 | 2,9 | 10290 | 5968,2 |
| 400 | 800 | 3920 | 5 | 1,7 | 19600 | 6664 | |
| Трюм№3 | 155 | 220 | 1519 | -15 | 2,7 | -22785 | 4101,3 |
| 600 | 480 | 5880 | -15 | 1,6 | -88200 | 9408 | |
| Палуба№2 | 74 | 140 | 725,2 | 27 | 3,6 | 19580 | 2610,72 |
| М.О. | 285 | 285 | 2793 | -29 | 2,1 | -80997 | 5865,3 |
| Сумма | – | – | 25162,4 | – | – | -63131,6 | 37497,5 |
Вычисляем абсолютные и относительные невязки:
Тн – абсолютная невязка,
Тн/Тср – относительная невязка:
∆Tср=(Tн+Тк)/2-Тср
∆Tср=0
∆Tср/Тср =1,4%
т.к. относительная невязка не превосходит 5%, расчет считается законченным. Для средней осадки, полученной в последнем приближении, с кривых элементов плавучести снимаем значения z c =1,8 м и r=4,6 м.
Определение поперечной метацентрической высоты ведется методом постоянного водоизмещения, при котором вес судна и положение его ЦТ считается неизменным (как до аварии), а объем аварийного отсека и площадь ватерлинии, принадлежащей этому отсеку, считается утерянными.
Величину h определяем по выражению
h=r`+ zc-zg ,
где zg = - 2.5 м – аппликата ЦТ судна “на отход”,
zc = 1.8 м - аппликата ЦВ при осадке аварийного судна,
r`- исправленное значение метацентрического радиуса на утерянный момент инерции площади ВЛ:
r`=r-ix/V,
где r =4.6 м – поперечный метацентрический радиус при полученном значении Tср`=3,2 м, V=2800 м3 (определяем с кривых плавучести) – объемное водоизмещение до аварии,
ix=lb3/12 – собственный поперечный момент инерции площади свободной поверхности влившейся воды.
Для нашего проекта имеем:
ix=lb3/12,
ix=12*93/12,
ix=729
r`=r-ix/V,
r`=4,6 – 729 / 2800,
r`=4,3 м.
h=r`+ zc-zg,
h=4,3 + 1,8 – 2,5,
h=5 м.
Требования Правил Регистра к непотопляемости в этом случае будут удовлетворены, так как аварийная ватерлиния (АВЛ) не пересекает предельную линию погружения (нижние кромки открытых отверстий, через которые может проникнуть забортная вода в неповрежденные отсеки, возвышаются над АВЛ), а значение h=2,7 м>0,05 м.
5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК КАЧКИ И ЗОН ОПАСНЫХ КУРСОВЫХ УГЛОВ И СКОРОСТЕЙ ХОДА
Определение зоны скоростей и курсовых углов опасных из-за высокой вероятности появления резонансных колебаний проводятся по штормовым диаграммам. В судовых документах обычно используется универсальная диаграмма Ремеза.
В курсовом проекте рассчитаем и построим штормовую диаграмму Власова (на базе которых и создана диаграмма Ремеза). Эти диаграммы нагляднее, а для волнения, близкого к регулярному, дают более точные рекомендации по выбору безопасных курсовых углов и скоростей хода.
На диаграммах Власова (см. Приложение А, рисунок А5) в полярных координатах
, где лучи определяют курсовые углы, а концентрические окружности – скорость хода, выделяются резонансно опасные зоны, рассчитанные для конкретного судна и определенного спектра волнения, характеризуемого длиной волны - .
Условие резонанса – совпадение периодов свободных колебаний судна и кажущегося периода волны каж, т.е. времени прохождения последовательно идущих волн через мидель судна, движущегося со скоростью V под некоторым курсовым углом . Зоной возможного резонанса принято считать зону определяющую 30% отклонение от резонансного значения, т.е.,
0,7< каж< 1,3
0,7< каж< 1,3 5.2)
Периоды свободных колебаний судна подсчитываем по приближенным формулам:
период бортовой качки = 0,8B/(h)1/2=0,8*13/(3.1)1/2 = 5.90 с;
периоды килевой и вертикальной качки =2,7(T)1/2=2,7*(3)1/2 = 4.67 c;
длина волны =30 м (задана).
Кажущийся период волны, скорость хода и курсовой угол связаны соотношением:
каж= в/ [1 + (V/c)*cos ] = в/ [1 + в *(Vcos / )] . (5.3)
Для построения диаграммы Власова следует провести концентрические окружности, определяющие скорость хода судна и лучи под углами от 0 до 180, определяющие курсовые углы (при =0 волнение попутное, при =180 - встречное). В такой системе координат любое произведение Vcos представляется в виде вертикальной прямой. Поэтому, два значения Vcos , подсчитанные при каж= 0,7 и каж=1,3, на диаграмме образуют зону скоростей и углов курса, опасных по бортовой качке, а при подстановке - опасную по вертикальной качке.
Расчёты для построения диаграммы Власова:
Vcosi = [ - 1,25()1/2каж ] /каж ; (5.4)
Для бортовой качки:
при 0,7 < каж < 1,3,
0,7*5.90 < каж < 1,3*5.90
4.1 < каж < 7.6
Vcos 1= (30-1,25*(30) 1/2 *4.1)/4.1 = 2.5 [км/ч].
Vcos 2 = (30-1,25*(30) 1/2 *7.6)/7.6 = -2.5 [км/ч].
Для килевой и вертикальной:
При 0.7 < каж < 1.3,
0.7*4.67 < каж < 1.3*4.67,
3,3 <каж < 6,1.
Vcos 1= (30-1,25*(30) 1/2 *3.3)/3.3 = 5.3[км/ч].
Vcos 2 = (30-1,25*(30) 1/2 *6.1)/6.1= -0.97[км/ч].
По найденным значениям строим штормовую диаграмму. Зону, опасную при бортовой качке
, штрихуем горизонтальными, а при вертикальной качке – вертикальными линиями (см приложение А рисунок А5).
Вывод. Период бортовой качки от -2,5 км/ч до 2,5 км/ч. Период для килевой и вертикальной качки от -0.97 км/ч до 5.3 км/ч.
6 РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ХОДОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
Ходовые характеристики судна (ХХС) – это материалы, по которым можно рассчитать скорость движения судна в зависимости от состояния загрузки и режима работы судовой энергетической установки. В курсовой работе ХХС рассчитали, как это делается на этапе проектирования в конструкторских бюро.
6.1 Расчет сопротивления воды движению судна
Расчетная формула имеет вид:
R = (k0(Сf0 +ΔCf )+ Сw + ΔCap)V2/2; (6.1)
где - площадь смоченной поверхности корпуса,
гр - площадь смоченной поверхности корпуса в грузу,
б - площадь смоченной поверхности корпуса в балласте,
= L(1,36T+1,13δB), (6.2)
гр= 92(1,36*3+1,13*0,78*13),
гр = 1429,5 м2;
б = 1329,4 м2.
V – скорость судна, м/c,
- плотность воды ( = 1,0 т/м3- для пресной и = 1,025 т/м3- для морской воды),
Сf0 – коэффициент сопротивления трения, подсчитывается по формуле:
Сf0 = 0,075/(lgRe – 2)2, (6.3)
Сf0 = 0,0015
где Re - число Рейнольдса,
- кинематический коэффициент вязкости;
Re = VL/; (6.4)
Re = 1196000000
= 1,5*10-6, м2/c; (6.5)
Сw - коэффициент волнового сопротивления,
Сw = 0,13(1+6T/B)(Frδ3.5+0,05(7B/L-1))Fr2, (6.6)
Сw =0,035
Fr = V/(gL)1/2, (6.7)
где Fr – число Фруда;
Cf = 0,8*10-3 – надбавка, учитывающая шероховатость поверхности, телесность корпуса и выступающие части.
k0 - коэффициент пропорциональности между вязкостным сопротивлением и сопротивлением трения,
k0 = 1+0,4(V(2/3) /LT), (6.8)
k0гр = 1+0,4(27002/3/92*3),
k0гр = 1,28;
k0б = 1,3.
ΔCap = 0,4*10-3 - добавка на выступающие части.
Расчет производим при двух значениях осадки – в полном грузе и в балласте. Расчет сводим в таблицу 6.1.
Таблица 6.1 - Расчет сопротивления
| Исходные данные: L=92м, B=13м, T=3м, Tб=2.2м, =1,025 т/м3, =1,50*10-6[м2/c], =1429.5 м2, б =1329.4 м2. | |||||
| Величины | Размер-ность | Значения | |||
| V0 | км/ч | 10 | 15 | 19 | 22 |
| V= V0/3.6 | м/c | 2,8 | 4,2 | 5,3 | 6,1 |
| Re*106 | | 169 | 255 | 323 | 374 |
| Сf*10-3 | | 0,0019 | 0,0018 | 0,0017 | 0,0017 |
| Fr | | 0,092 | 0,13 | 0,17 | 0,20 |
| Сw | | 0,000100 | 0,00034 | 0,00069 | 0,0010 |
| Rгр | КН | 22 | 52 | 89 | 129 |
| Rб | КН | 21 | 49 | 83 | 122 |