ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.08.2019
Просмотров: 12954
Скачиваний: 276
75
Характерными параметрами диаграммы являются: крутизна начального
участка, максимальное плечо остойчивости ????
????????????
, угол максимума диаграммы
θ
max
, угол заката диаграммы ????
????
(при котором плечо остойчивости обращается в
нуль), площадь, ограниченная кривой и осью абсцисс. Эти параметры
характеризуют остойчивость на больших углах крена.
5.2 Плечи остойчивости формы и веса. Пантокарены, их виды
Для построения диаграмм статической остойчивости, при различных
состояниях нагрузки судна, используют интерполяционные кривые плеч
остойчивости
формы,
или
универсальные
диаграммы
статической
остойчивости.
Такие
вспомогательные
диаграммы
рассчитываются
проектирующими организациями и включаются в комплект технической
документации, передаваемой на судно (информация об остойчивости).
В судовых документах встречаются различные виды интерполяционных
кривых, в зависимости от положения точки (полюса), от которой измеряются
эти плечи (рис.5.2).
Рис. 5.2 Схема разложения плеча поперечной статической остойчивости, на плечо
формы и веса
При накренении судна на угол ????, изменяется его положение центра
подводного объема судна ????
0
(центра величины накрененного судна),
следовательно, равнодействующая сил поддержания ∆ = ???? ∙
будет
приложена в точке ????
1
, а равнодействующая сил тяжести Σ???? =
судна,
76
приложенная в точке ???? не изменит своего положения.
В качестве полюса, от которого измеряются плечи поперечной статической
остойчивости до равнодействующих сил поддержания ∆ = ???? ∙
и тяжести
Σ???? =
судна, взята точка
0, лежащая в начале системы координат, на
пересечении основной и диаметральной плоскости судна.
Тогда плечо поперечной статической остойчивости представляется в виде
???? = ????
ф0
− ????
в
= ????
ф0
− ???? ∙ sin ???? = ????
ф0
− (????
g
− ????
????
) ∙ sin ???? , м (5.2)
где ????
ф0
– плечо формы, измеряемое от точки
????
0
, м;
????
в
– плечо веса, измеряемое от точки ????
0
до линии действия сил тяжести
Σ???? =
судна, м;
????
g
– аппликата центра тяжести судна, м;
????
????
– аппликата центра величины, м;
Типичный вид интерполяционных кривых, содержащих серию кривых,
каждая из которых изображает зависимость плеч силы плавучести ????
ф
(плеч
остойчивости формы), в функции объемного водоизмещения ∇ и осадки судна
???? показан на (рис. 5.3).
Рис. 5.3 Пантокарены (интерполяционные кривые плеч остойчивости формы)
Все интерполяционные кривые строятся для диапазона водоизмещений от
состояния судна порожнем до состояния в полном грузу, для углов крена от 0°
77
до 70° – 90°, обычно через равные интервалы в 10°. На каждой кривой
указывается угол крена, которому она соответствует.
Интерполяционные кривые плеч остойчивости формы ????
ф
в информации об
остойчивости представлены в табличном виде, или в функции от объемного
водоизмещения ∇ судна (табл. 5.1), или в функции от осадки ???? судна (табл. 5.2).
Расчет плеч диаграммы статической остойчивости (ДСО) при
использовании интерполяционных кривых относительно полюса 0, для данного
объемного водоизмещения ∇ и осадки ???? судна, производится также в табличной
форме (табл. 5.3), где ????
g
и
– аппликата центра тяжести судна, исправленная на
влияние свободной поверхности жидкости.
Таблица 5.1 – Интерполяционные кривые плеч остойчивости формы ????
ф
в
функции от объемного водоизмещения ???? судна
Объемное
водоизмещение,
∇, м
3
Плечи остойчивости формы, ????
ф
, м; при углах крена, ????, град.
10
0
20
0
30
0
40
0
50
0
60
0
70
0
80
0
90
0
6000
2,21
4,18
5,74
6,94
7,97
8,68
8,96
8,90
8,48
7000
10000
21000
1,66
3,34
5,00
6,29
7,33
8,04
8,40
8,50
8,12
Таблица 5.2 – Интерполяционные кривые плеч остойчивости формы ????
ф
в
функции от осадки ???? судна
Осадка,
????, м
Плечи остойчивости формы, ????
ф
, м; при углах крена, ????, град.
10
0
20
0
30
0
40
0
50
0
60
0
70
0
80
0
90
0
4,50
3,21
5,18
6,74
7,94
8,97
9,68
9,96
9,90
9,48
5,00
10,00
10,50
2,66
3,34
6,00
7,29
8,33
9,04
9,40
9,50
9,12
Таблица 5.3 – Расчет плеч диаграммы статической остойчивости судна
Расчетные величины и формулы
Значения величин
Углы крена ????, град.
0
0
10
0
20
0
30
0
40
0
50
0
60
0
70
0
80
0
90
0
Плечи остойчивости формы ????
ф
, м.
0
снимается с пантокарен
Аппликата центра тяжести судна
????
g
и
, м.
Плечи остойчивости веса
????
ф
= ????
g
и
∙ ????????????????, м.
0
Плечи статической остойчивости
???? = ????
ф
− ????
в
, м.
0
На оси абсцисс пантокарен (интерполяционных кривых плеч остойчивости
формы), (рис. 5.3) откладывают расчетное объемное водоизмещения
или
осадку ???? судна и проводят вертикаль, ординаты точек, пересечения которой с
78
кривыми определяют плечи формы ????
ф
, необходимые для выполнения расчета
плеч диаграммы статической остойчивости в (табл. 5.3).
По данным строки плеч статической остойчивости (табл. 5.3) строится
диаграмма статической остойчивости (ДСО) и рассчитываются плечи ????
д
диаграммы динамической остойчивости.
5.3 Универсальные диаграммы статической остойчивости
На транспортных судах в качестве документа для построения диаграмм
статической остойчивости (ДСО) получила распространение универсальная
диаграмма статической остойчивости (УДСО). В отличие от интерполяционных
кривых такая диаграмма позволяет определять плечи статической остойчивости
для любого состояния нагрузки судна без всяких вычислений.
Универсальная диаграмма (УДСО) содержит серию кривых плеч
статической остойчивости ????, построенных для ряда весовых водоизмещений
судна (обычно через равные интервалы), но для одной и той же
метацентрической высоты ℎ. Для любой другой метацентрической высоты ℎ,
исправленное плечо статической остойчивости
l
определяется синусоидальной
поправкой.
Для того чтобы избежать построения на диаграмме (УДСО)
синусоидальной поправки, ось абсцисс разбивается в масштабе синусов углов
крена от 0 до 1. В этом случае поправка (вычитаемое) изобразится наклонной
прямой, исходящей из начала координат, а диаграммы остойчивости будут
соответственно деформированы. Для удобства пользования диаграммой
(УДСО) на оси абсцисс наносится шкала углов крена ???? от 0° до 90°, которая
будет неравномерной.
Диаграмма (УДСО) имеет две оси ординат с одинаковой ценой деления:
левую, на которой нанесены значения плеча ????, и правую, проходящую через
точку оси абсцисс 90°, на которой нанесены значения метацентрической
высоты ℎ.
Общий вид универсальной диаграммы статической остойчивости (УДСО)
приведен на (рис. 5.4).
При пользовании универсальной диаграммой (УДСО), (рис.5.5) находят
кривую, соответствующую расчетному весовому водоизмещению
судна (если
необходимо, интерполируют между соседними кривыми), а на вертикальной
шкале справа находят точку ???? с расчетным значением ℎ и из начала координат
проводят прямую ????????.
Тогда плечи статической остойчивости ???? изобразятся вертикальными
отрезками между кривой
и прямой
????????, измеренными в масштабе левой оси
ординат. Угол заката ????
????
определится абсциссой точки пересечения кривой и
прямой, а максимальное плечо ????
????????????
и угол максимума
????
????
, найдутся, если
провести касательную к кривой
, параллельную прямой
????????, как это показано
на (рис. 5.5).
79
Рис 5.4 Универсальные диаграммы статической остойчивости (УДСО)