Краткие теоретические сведения. В практической деятельности судна посадка с креном может встре­чаться довольно часто, особенно на рыболовном флоте

В практической деятельности судна посадка с креном может встре­чаться довольно часто, особенно на рыболовном флоте. Причиной крена могут быть:

ü смещение на один борт незакрепленного груза из-за сильной борто­вой качки в штормовую погоду;

ü прием или снятие /расход/ груза несимметрично относительно ДД;

ü аварийное затопление отсека или танка /цистерны/, расположенного несимметрично относительно ДП;

ü большое количество цистерн, не полностью запрессованных и имеющих свободную поверхность жидкости;

ü отрицательная начальная остойчивость судна из-за высокорасполо­женных грузов, когда ЦТ судна выше метацентра /поперечного/, т.е. когда начальная метацентрическая высота будет отрицательной;

ü несимметричное обледенение надводного корпуса и надстройки судна и т.д.

В случаях, когда судно имеет отрицательную начальную остойчи­вость, спрямление не может быть достигнуто перемещением грузов в по­перечной плоскости, так как судно, встав в прямое положение, может резко накрениться на противоположный борт на еще больший угол из-за перемещения грузов. Поэтому в этих случаях необходимо понизить центр тяжести судна перемещением грузов вниз или принятием балласта в тан­ки с полной запрессовкой.

Задание на работу. Выполнить спрямление модели судна, имеющей начальный крен. Исходное состояние модели задается преподавателем.

Порядок проведения работы и обработки

Результатов измерений

Первоначально следует сделать попытку спрямления модели переме­щением груза на рее поперек ДП. Если модель при небольшом М_кр после вывода ее в прямое положение накренится на противоположный борт и не вернется в положение "прямо", значит модель имеет отрица­тельную начальную остойчивость. Вернуть груз на рее в первоначаль­ное состояние и снять повторно вое элементы посадки (М_о, d_н, d_k, d_ср, θ^о, Z_до, ψ)

Расчетным путем определить отрицательную метацентрическую высоту,. для чего вычислить аппликату ЦТ модели:

где М_М = М₀ + М_ШГ + М_Н +М_К, кг.

При крене модели истинные осадки d_н и d_к слагаются из показаний левого и правого бортов, т.е.

Проверка: держа рукой мачту модели, произвести временное спрям­ление модели /когда 9 = 0/ и снять осадки носом и кормой. Из двух наблюдений для расчета взять среднюю величину:

По гидростатическим кривым модели /КЭТЧ/ определяем поперечный метацентр Z_т. Тогда h = Z_m - Z_g. Должно быть (Z_m - Z_g ) < 0.

Чтобы сделать h положительной, необходимо определить рас­стояние, на которое следует переместить штангу с грузами на мачте:

так как l_z. получится отрицательной, значит груз со штангой нужно опустить вниз. При этом метацентрическая высота должна иметь нулевое значение. Чтобы обеспечить h > 0 нужно увеличить пе­ремещение, т.е.

Если модель не встала после перемещения груза в прямое положе­ние, необходимо переместить грузы на штанге в сторону борта, противо­положную крену. Все производимые действия фиксировать /1_y, Р_г, θ и т.д./. По формуле вычислить l_y так как θ остаточное известно, вес передвигаемого груза Р тоже известен, то

Для определения h₁ нужно рассчитать Z_g1 по ранее при­веденной формуле.

В формулах: масса – в килограммах, расстояния – в метрах.

Содержание отчета. Отчет должен быть составлен в соответствии с рекомендациями, данными в организационно-методических указаниях по проведению практических работ.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Протокол производства опыта кренования модели судна типа ________________________________________________________________________

1. Время производства опыта:

начало__________________________ конец_________________________________

2. Место производства опыта:

________________________________________________________________________

3. Опыт производили:

4. Удельный вес воды;___________________________________________ т/м ; кН/м³

5. Особые замечания:______________________________________________________

6. Осадка модели судна в момент опыта. Во время опыта кренования были измерены осадки на носовом и кормовом перпендикулярах с левого и правого бортов отдельно.

Таблица 1

При расчете водоизмещения в момент кренования принимает осадки, мм:

ü носом d_к

ü кормой d_н;

ü среднюю d_ср на миделе.

Водоизмещение модели, определенное по кривым элементов теорети­ческого чертежа /или по диаграмме посадок/:

Весовое водоизмещение модели Δ_м находится как сумма весов порожней модели Δ_м.n и принятых на модель грузов ΣP_гр:

7. Балласт для кренования. В качестве кренящего балласта были ис­пользованы грузы массой ­­­­­­­­­­­_______ кг, каждый из них ранее взвешен, замар­кирован и расположены они в следующих местах.

Таблица 2

Общая масса крен-балласта для кренования

8. Приспособление для измерения наклонений модели при креновании: _______________________________________________________________________

а/ отвес /весок/ и транспортир для измерения углов крена;

б/ весок, ванночка с водой, измерительная линейка.

Таблица 3

9. Состояние нагрузки в момент опыта характеризуется следующими излишними /добавленными/ грузами.

Таблица 4

После суммирования по графам 3, 7-9 находим

10. Водоизмещение модели, Н,

Δ = Δ’’ + ΣP_i

где Δ’’ – вес модели без оснастки по паспорту модели, Δ’’ = mg;

ΣP_i – суммарный вес дополнительных грузов /из табл. 4/.

Водоизмещение модели Δ, полученное взвешиванием, сравнивается с водоизмещением Δ’ , определенным по измеренным осадкам /см. п. 6/ с помощью диаграммы посадок /из паспорта модели/.

Разница в полученных водоизмещениях составляет

11. Перенос крен-балласта производится в порядке, указанном в табл. 5.

Таблица 5

Плечи переноса крен-балласта L = ––––––– м.

12. Показание веска в миллиметрах или показание крена в градусах.

Таблица 6

13. Период бортовой качки Т_θ .

_______________________________________________________________________

При нагрузке, соответствующей водоизмещению порожнем и опыту кренования, было выполнено раскачивание модели с целью определения периода ее бортовой качки. Секундомером было измерено время полных колебаний модели, с:

При Δ = ––––––––– Н Т_{е =} ––––––––– с

При Δ₁ = ––––––––– Н Т_{е =} ––––––––– с

Приложение 2

Расчет водоизмещения и координат центра тяжести модели судна порожнем по данным опыта кренования

________________________________________________________________________________________________________________________________________________

1. Общая часть.

Настоящий расчет выполнен по результатам кренования модели

________________________________________________________________________

2. Определение осадок модели при креновании. Осадки модели определены по маркам углубления. В результате принимаются следующие значения теоретических осадок модели на перпендикулярах и миделе:

осадка носом d_н = –––––– м;

осадка кормой d_к = –––––– м;

осадка на миделе d = –––––– м;

3. Определение дифферента, водоизмещения, абсциссы центра тяжести и аппликаты поперечного метацентра модели

________________________________________________________________________

Дифферент модели в процессе опыта, рад:

где L – длина модели между перпендикулярами, м.

Водоизмещение модели определено двумя способами: взвешиванием модели с оснаткой в условиях опыта и по диаграмме покой в условиях опыта и диаграмме посадок модели /из паспорта модели/ с использова­нием осадок, определенных в п. 2.

В результате принимается следующее значение водоизмещения модели:

Δ = –––––––– Н.

Абсцисса центра тяжести модели определяется по диаграмме посадок модели: ________________________________________________________________________

X_g = –––––––– м.

Аппликата поперечного метацентра определяется по диаграмме началь­ной остойчивости /из паспорта модели/ с использованием ранее определен­ных значений X_g и Δ:

Z_m = –––––––– м.

4. Вычисление моментов от переноса грузов и кренящих моментов. Значение плеч переноса крен-балласта, весов групп крен-балласта, по­рядок переноса приняты из Протокола кренования /табл. 4 и 5/. Вычисле­ние моментов выполнено в табл. 1, Н·м:

Таблица 1

Примечание. При переносе груза с левого борта на правый плечо переноса имеет знак плюс, а с правого на левый - знак /-/ минус.

5. Вычисление углов крена. Длина весков α и их показания взяты из Протокола кренования К или сняты показания углов крена по транспортиру. Вычисление углов крена выполнено в табличной форме.

Таблица 2

Номер наблюдения	Показание веска i, мм	Приращение отклонения , мм	Приращение угла крена	Показание веска αi, мм	Приращение отклонения , мм	Угол крена αi

6. Вычисление поперечной метацентрической высоты модели при креновании. Значения моментов переноса δМ_i приращения угла крена tgθ_i (δθ) приняты из пп. 4, 5 настоящего расчета.

Вычисления выполнены способом наименьших квадратов и сведены в таблицу.

Таблица 3

Номер наблюдения	, Н·м		,Н·м		,м	,м
Сумма Σ

Метацентрическая высота, полученная при креновании, м:

где n – количество наблюдений.

Метацентрическую высоту можно вычислить но формуле

где М_кр = Р_il_i, H· м; Δ – водоизмещение, м; θ^o – приращение угла крена, град.

7. Вычисление погрешностей опыта и определение расчетного значе­ния метацентрической высоты.

7.1. Среднеквадратическая абсолютная погрешность одного наблюдения

По правилам Регистра /морского/ 1990 г. при качественно выпол­ненном креновании (ст. 1.5.IX, с. 416, ч. 4. Остойчивость, т. 1)[5] полученная метацентрическая высота принимается в расчет без вычета из нее вероятной ошибки опыта. Кренование качественно (ст.1.5.11.6.1):

а) если для каждого измерения удовлетворяется условие

Измерения, не удовлетворяющие этому условию, исключаются из об­работки с соответствующими изменениями общего количества n и пов­торным вычислением метацентрической высоты h_к;

б) если вероятная ошибка опыта /ст.1.5.II.2/

удовлетворяет условию при и при

Коэффициент tα принимают по ( табл. 1.5.11).

в) если с учетом величин h и l_max при наихудших по их значениям расчетных вариантах нагрузки удовлетворяется условие

или 0,10L_max

смотря по тому, что меньше, но не менее 4 см;

г) если общее количество удовлетворительных измерений не менее восьми, из расчета исключается не более одного измерения. В ходе практической работы за достаточную точность Можно принять .

7.2. Если требования п. 7.1, б не выполняются, следует принимать в расчет полученное при креновании значение метацентрической высоты за вычетом вероятной ошибки опыта, т.е.

h'_к = h_к - δ₂ = (ст. 1.5.12 Регистра) [5]

8. Вычисление инерционного коэффициента модели судна. Период собственных бортовых колебаний, измеренный при проведении опыта, принят из Протокола кренования п. 13: Т₀ = .

Инерционный коэффициент модели судна

где В – ширина модели судна, м.

9. Вычисление координат центра тяжести модели судна в условиях опыта

,

где Z_c, r и Z_m определяются по гидростатическим кривым или по диаграмме остойчивости (при значительных дифферентах), приве­денных в паспорте модели.

Абсцисса центра тяжести модели судна при нагрузке в момент опыта определяется по гидростатическим кривым при условии, что X_g = X_c или по диаграмме посадок (при значительных дифферентах), приведенным в паспорте модели:

X_g =

10. Расчет водоизмещения, координат центра тяжести и посадки мо­дели судна порожнем. Вес и статические моменты веса излишних и недо­стающих грузов приняты из Протокола кренования модели /табл. 4/. Рас­чет выполнен в предложенной далее таблице.

С диаграммы посадок и начальной остойчивости модели судна для водоизмещения Δ_n и координаты Х_gn порожнем сняты:

возвышение поперечного метацентра Z_m = , м;

осадка носом теоретическая d_н = , м; ,

осадка кормой теоретическая d_к = , м;

осадка на миделе

, м.

11. Сводка результатов кренования:

Литература

Основная

1. Кулагин В.Д. Теория и устройство морских промысловых судов. Л.: "Судостроение", 1986.

2. Друзь Б.И. и др. Задачник по теории, устройству судов и движителям.Л.: -."Судостроение", 1986.

3. Кулагин В.Д. «Методическое руководство по выполнению курсовой работы» Расчет посадки и остойчивости судна в эксплуатационных условиях» Муманск, 1988.

4. Бендус И.И. Теория и устройство судна. Керчь, КГМТУ, 2008.

5. Войткунский Я.И. Справочник по теории корабля. Л.: "Судостроение" 1985.

6. Новиков А.И. Грузовая марка морских судов – Севастополь 2006.

7. Новиков А.И. Оценка посадки, остойчивости и прочности судна в процессе эксплуатации – Севастополь 2005

8. Методическое руководство по подготовке экипажей к борьбе за живучесть судов.

9. Дунаевский Я.И. Борьба за живучесть и спасение судов флота рыбной промышленности. М: "Легкая и пищевая промышленность" 1982 .

10. Наставление по предупреждению аварий и борьбе за живучесть судов ФРП СССР.

Дополнительная

11. Правила Классификации и постройки морских судов. 2005 г Л.: 'Транспорт" 1995 г, 2006 г.

12. Сборник документов по безопасности мореплавания и ведения промысла. 526, Л.: "Транспорт" 1982.

13. Щетинина А.И. Управление судном и его техническая эксплуатация. М.:"Транспорт" 1983.

14. Международная конвенция о грузовой марке 1966 года – М.: Транспорт, 1986.

15. Резолюции ИМО.

Ó Игорь Иванович Бендус

ТЕОРИЯ УСТРОЙСТВА СУДНА

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к практическим занятиям

Тираж_____экз. Подписано к печати_____________.

Заказ №________. Объем 1,55 п.л.

Изд-во “Керченский государственный морской технологический университет”

98309 г. Керчь, Орджоникидзе, 82.