ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.08.2019
Просмотров: 12937
Скачиваний: 276
225
????
g
– аппликата центра тяжести судна, м;
????
ср
– средняя осадка судна, м.
Рис. 11.5 Силы, действующие на судно при маневрировании на переднем ходу
11.6 Штормовые диаграммы
В. Б. Липисом и Д. В. Кондриковым предложены штормовые диаграммы,
которые помогают капитану принимать обоснованное решение о режиме
плавания судна при различных загрузках и разных состояниях моря.
Для каждой серии судов строятся два комплекта однотипных диаграмм,
один из которых соответствует плаванию при больших осадках, другой – при
226
малых. Отдельные диаграммы комплекта относятся к разным курсовым углам
ветра и волн при допущении, что их направления совпадают.
На (рис. 11.6) приведена штормовая диаграмма судна при плавании с
малой осадкой для случая курсового угла ветра и волнения ???? = 0, а на (рис.
11.7) – аналогичная диаграмма при плавании с большой осадкой при тех же
условиях.
По горизонтальной оси отложена интенсивность волнения, выраженная
высотами волн 3%-ной обеспеченности и наблюдаемых волн ℎ
1/3
, по вертикали
отложена частота вращения винта. На диаграмме нанесены следующие кривые:
Рис 11.6 Штормовая диаграмма сухогрузного судна при плавании с малой осадкой
- кривые 1 зависимости частоты вращения винта от интенсивности
волнения при постоянных скоростях судна, выраженных в узлах;
- верхняя кривая
????, ограничивающая максимально допустимые скорости и
частоты вращения винта из условий длительной работы двигателя без
перегрузки;
- кривые
????,
ограничивающие
допустимые
скорости
судна
и
соответствующие частоты вращения винта из условия отсутствия опасного
слеминга при различных осадках носом;
- кривые
????, ограничивающие допустимые скорости и соответствующие
частоты вращения винта из условия отсутствия разгона винта при различных
осадках кормой (пунктирные кривые).
На диаграмме для больших осадок вместо ограничительных кривых ???? по
слемингу наносятся ограничительные кривые по заливаемости, поскольку при
значительных осадках явление заливаемости становится лимитирующим режим
плавания, а слеминг не проявляется.
227
Рассмотрим пользование штормовыми диаграммами на примерах решения
задач по диаграмме, приведенной на (рис. 11.7).
Рис. 11.7 Штормовая диаграмма сухогрузного судна при плавании с большой осадкой
Если осадки носом и кормой превышают наибольшие их значения, имеющиеся
на диаграмме, то слеминга и разгона винта не будет. В этом случае скорость
судна и частота вращения гребного винта определяются по кривой ???? и
лимитируются работой двигателя без перегрузки.
Например, если интенсивность волнения характеризуется высотой
наблюдаемых волн ℎ
1/3
= 4,5 м; (
ℎ
3
= 6,0 м), то режим движения судна
изобразится точкой ????
1
и наибольшая возможная эксплуатационная скорость
составит ????
????
= 13,4 узла, при частоте вращения винта
???? = 121 об/мин.
Если же осадки оконечностями меньше соответствующих точке ????
1
, то
режим движения при той же интенсивности волнения следует определять по
кривым ???? или ???? в зависимости от того, какое из явлений накладывает большее
ограничение. При этом точка ????, изображающая допустимый режим,
переместится по вертикали вниз. Так, например, если осадка носом будет
????
н
= 3,6 м, то при той же интенсивности, соответствующей
ℎ
1/3
= 4,5 м,
допустимый
режим
изобразится
точкой
????
2
,
которая
определяет
эксплуатационную скорость ????
????
= 11,2 узла и частоту вращения
???? = 106 об/мин.
Такое изменение режима обусловлено избежанием опасного слеминга. Если же
осадка носом не менее 3,9 м, а осадка кормой ????
к
= 7,0 м, то допустимый режим
изобразится точкой ????
3
, которой соответствуют эксплуатационная скорость
????
????
= 12,3 узла и частота вращения
???? = 114 об/мин. Причем этот режим будет
лимитироваться условием разгона винта. При изменении интенсивности
228
волнения точка, изображающая допустимый режим, смещается вправо при его
возрастании и влево – при его затухании. Однако смещение этой точки будет
происходить вдоль разных кривых в зависимости от того, какое из явлений
будет лимитирующим.
Если осадки судна превышают значения, нанесенные на кривых
диаграммы, то при изменении интенсивности волнения режимная точка
перемещается по кривой ????, ограничивающей двигатель без перегрузки.
Например, если интенсивность волнения возросла с ℎ
1/3
= 4,5 м, до
ℎ
1/3
= 5,5 м,
то точка ????
1
сместится в точку
????
4
, и режим движения будет характеризоваться
скоростью ???? = 10,6 узла, и частотой вращения винта ???? = 113,5 об/мин.
Если же ходовой режим при ℎ
1/3
= 4,5 м лимитировался слемингом и
изображался точкой ????
2
при
????
н
= 3,6 м, то при
ℎ
1/3
= 5,5 м допустимый режим
будет изображаться точкой ????
5
, получающейся смещением точки ????
2
вдоль
кривой, соответствующей указанной осадке носом и ограничивающей режим
движения по слемингу.
Аналогично, если первоначальный режим ограничивался по разгону винта
и изображался, например, точкой ????
3
, соответствующей ????
к
= 7,0 м, то с ростом
интенсивности волнения допустимый режим движения будет изображаться
точкой, смещающейся вдоль кривой ????
к
= 7,0 м, и при
ℎ
1/3
= 5,5 м изобразится
точкой ????
6
.
Могут быть также случаи, когда режим движения судна, лимитирующийся
при некоторой интенсивности волнения одним явлением, при другой
интенсивности будет лимитироваться другой причиной. Так, например, если
судно имеет ????
н
= 4,0 м и
????
к
= 7,0 м, то при интенсивности волнения,
характеризуемой ℎ
1/3
= 4,5
м, допустимый режим изображается точкой ????
3
, а
при возрастании волнения до ℎ
1/3
= 5,5 м изображающая точка сначала будет
перемещаться по кривой ????
к
= 7,0 м, лимитирующей режим по разгону винта, до
точки пересечения с кривой ????
н
= 4,0 м и далее по этой кривой до точки
????
7
и
режим движения будет лимитироваться уже явлением слеминга.
Пользование диаграммой, относящейся к плаванию судов при больших
осадках, совершенно аналогично предыдущему, только здесь допустимые
осадки носом лимитируются условием заливаемости палубы, а угрозы опасного
слеминга не возникает. Диаграммы для косых курсовых углов позволяют
оценивать влияние изменения курса судна на допустимую скорость, исходя из
тех же ограничительных условий, которые рассматривались выше.
В основу ограничительных кривых штормовых диаграмм В.Б. Липиса и
Д.В. Кондрикова положены следующие нормы критериев мореходности:
- среднее число опасных ударов при слеминге – 0,2 за 100 периодов
килевой качки;
- среднее число случаев опасного струйно-брызгового заливания – 3,0 за
100 периодов килевой качки;
- среднее число срабатывания защиты двигателя по частоте вращения при
разгоне винта – 0,1 за один час.
229
Кроме отмеченных, принимались во внимание данные натурных
наблюдений заливаемости, опасной с точки зрения порчи груза и максимально
допустимого давления на палубный груз, а также наибольшие ускорения от
качки на носовом перпендикуляре.
11.7 Примеры решения задач
Задача №1. Найти реакцию ???? и ординату ????
к
в точке касания после посадки
судна на скалу, если известно: площадь ватерлинии до аварии ????
вл
= 1055,8 м
2
,
изменение средней осадки ????????
ср
= 0,18 м, весовое водоизмещение
= 9245 т,
угол крена ???? = 0,15 рад., поперечная метацентрическая высота после аварии
ℎ
1
= 0,71 м, при плотности забортной воды
???? = 1,025 т/м
3
.
Решение: По формуле (11.2) находим реакцию в точке касания
???? = ???? ∙ ????
вл
∙ ????????
ср
= 1,025 ∙ 1055,8 ∙ 0,18 = 194,8 т.
Затем по формуле (11.5) определяем ординату точки касания
????
к
=
(
− ????)
????
∙ ℎ
1
∙ ???? =
(9245 − 194,8)
194,8
∙ 0,71 ∙ 0,15 = 4,95 м.
Задача №2. Вычислить дополнительное сопротивление на волнении ????
волн
и от обрастания ????
обр
для судна, если известно: эксплуатационная скорость
судна ????
????
= 6,9 уз., площадь смоченной поверхности
= 3678,9 м
2
, число
месяцев после докования ????
д
= 9 при плотности забортной воды
???? = 1,014 т/м
3
.
Коэффициент дополнительного сопротивления на волнении
волн
определять по
(табл. 11.1) при четырехбальном волнении на море.
Решение: По (табл. 11.1) для четырехбального волнения на море выбираем
коэффициент дополнительного сопротивления на волнении
= 0,4 ∙ 10
-3
.
Затем по формуле (11.21) находим дополнительное сопротивление на
волнении
????
волн
=
волн
∙
???? ∙ ????
????
2
2
∙
= 0,4 ∙ 10
−3
∙
1,014 ∙ (6,9 ∙ 0,514)
2
2
∙ 3678,9 = 9,4 кН.
Коэффициент обрастания определяем по формуле (11.23)
обр
= ((0,076 ∙ ????
д
) + (0,006 ∙ ????
д
2
)) ∙ 10
−3
= ((0,076 ∙ 9) + (0,06 ∙ 9
2
)) ∙
∙ 10
−3
= 1,17 ∙ 10
−3
.
Затем по формуле (11.22) вычисляем дополнительное сопротивление от
обрастания