ВЛИЯНИЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ГРУЗОВ В ГОРИЗОНТАЛЬНОМ

НАПРАВЛЕНИИ ВДОЛЬ И ПОПЕРЕК СУДНА

Цель работы – сравнить результаты расчета изменения остойчивости и посадки судна вследствие переноса груза с результатами экспери­мента.

Расчет производят с помощью методов начальной остойчивости и ме­тодов остойчивости на больших углах крена.

Оборудование, аппаратура и приспособления, используемые в работе: бассейн, модель судна, набор грузов, устройство для измерения угла крена и снятия осадок.

Краткие теоретические сведения. Описание установки

Данная работа выполняется при изучении начальной остойчивости. Углы крена создаются при поперечном переносе груза от нуля до 10...12, а для сравнения до 30. Посадка судна определяется величинами d_н , d_к,, φ^о. Начальная остойчивость характеризуется двумя метацентрическими высотами – h (поперечная) и Н (продольная).

Восстанавливающие моменты /судна или модели/ от действия креня­щего момента в поперечной и продольной плоскостях определяют по форму­лам остойчивости, Н·м:

(24)

где Δ = Мg – весовое водоизмещение, Н /или кН/, М – масса мо­дели, кг (для судна, т); g – ускорение свободного падения, кг/м·с².

При переносе груза водоизмещение не изменяется, поэтому для оцен­ки изменения восстанавливающих моментов достаточно оценить изменение метацентрических высот:

Любые перемещения груза на судне всегда связаны с вертикальным переносом, поэтому в формулах h и Н изменяется третий член выражения. Его изменение

,

где Р – вес судна, Н, Р = mg, m – масса судна

Тогда .

В формуле соответствует переносу груза вниз, /–/ – переносу груза вверх.

При поперечном перемещении груза появляется кренящий момент, при продольном – дифферентующий момент.

Под действием кренящего момента судно /модель/ станет крениться до тех пор, пока восстанавливающий момент не компенсирует кренящий момент, т.е. пока не будет выдержано условие статического накренения

Подобным образом при продольном перемещении груза

где и – плечо соответственно поперечного и продольного переноса груза, м.

Угол крена

Угол дифферента

В соответствии с теоремой Эйлера начальная и новая ватерлинии пересекутся по линии, проходящей через их центры тяжести (точка F; а Х_г - абсцисса точки F).

При продольном перемещении груза изменение осадок носом и кормой будет, м,

Положительным считается дифферент на нос, отрицательным - на корму. При переносе груза с кормы на нос знаки перед скобками сохра­няются, а о носа на корму - изменяются на противоположные.

Линейный дифферент, равный сумме абсолютных значений приращений осадок,

Порядок выполнения работы и обработки

Результатов измерений

1. Подготовка модели производится в соответствии с методическими указаниями "Подготовка модели к практическим работам для заданного варианта состояния нагрузки судна.

После подготовки модели заполняется таблица исходных данных. В каждой клетке таблицы в числителе приводятся исходные данные модели /масса в килограммах, линейные размеры в метрах/, а в знаменателе' -данные натуры /масса в тоннах, линейные размеры в метрах/.

2. Поперечный перенос груза /рис. 9/:

а/ груз массой М_г, размещенный на штанге, переносится поперек судна на плечо δy_p1

Измеряют угол крена θ_изм.1 помощью транспортира и веска или с помощью веска и измерительной линейки/. Приращение угла крена δθ заносят в таблицу.

По формуле вычисляют изменение угла крена δθ и сравнива­ют с практическим углом.

Этот же груз массой m_г переносят на штанге на плечо δy_p2, определяют приращение угла крена и записывают в таблицу. Вычисляют относительную ошибку расчета и заносят в таблицу:

;

б) если в расчете водоизмещения модели груз на штанге не уста­навливался, а размещался на палубе модели, произвести такой же расчет, перемещая груз с левого борта на диаметральную плоскость (δy_p1), а за­тем для второго расчета на правый борт модели (δy_p2), Перемещение Груза можно производить с правого борта в ДП и затем на левый борт /как в опыте кренования/.

Рис. 9. Поперечный перенос груза

Произвести расчеты, как в п. 2, а и заполнить таблицу.

3. Продольный перенос груза /рис. 10/. После производства работ по п. 2 штангу и груз на ней /или грузы на палубе/ возвратить в преж­нее исходное положение. Сначала подготовить таблицу для занесения всех данных опыта.

Рис. 10. Продольный перенос груза

Груз массой m_k из кормового колодца переносят в носовой колодец. Плечо переноса 6Х_р будет равно расстоянию между центрами колодцев. Осадку носом и кормой измеряют перед перемещением груза и после его перемещения. Измерения приращения осадок, линейный диффе­рент и тангенс угла дифферента заносят в таблицу. Эти же величины рассчитывают по ранее указанным формулам и вычисляют относительную ошибку расчетов. Полученные данные заносят в правую таблицу:

4. Вертикальный перенос груза /рис. 11/. После окончания работ по п. 2 или п. 3 нагрузку модели привести в исходное положение, соот­ветствующее началу работ с поперечным переносом груза. Для производ­ства опыта груз на штанге возвращают в положение, соответствующее плечу δy_p – δy_p1 и θ_изм – θ_изм.1.

После перемещения груза на штанге и измерения угла крена θ_изм.1 штангу с грузами пере­мещают вверх на плечо δz_p1. Снова измеряют угол крена и запи­сывают в таблицу.

Рис. 11. Вертикальный перенос груза

По формуле , где Р - вес груза, Р = mg, а масса переносимого груза, вычисляют h₁ = h + δh = h + δZ_g, а также Н₁ = Н + δН = Н + δZ_g.

По формуле рассчитывают приращение угла δθ^о. Вычисляют и заносят в таблицу относительную ошибку Е_θ. После проведения всех экспериментальных и вычислительных работ состав­ляют отчет по ранее приведенному образцу.

Практическое задание № 5