Остойчивость проектируемого судна

В начальных стадиях проектирования судна необходимо проверить его

остойчивость.
Остойчивость судна в данном проекте проверяем только в одном случае:

в полном грузу, с постоянными запасами, с равномерно распределенным грузом во всех помещениях.

6.1 Определение начальной метацентрической высоты

В начальной стадии проектирования, когда известны основные элементы, но нет теоретического чертежа, начальную метацентрическую высоту можно определить из уравнения остойчивости.

где = ;

= .

Получаем =0,096 и =0,552.

2,56 м.

6.2 Построение диаграммы статической остойчивости

Воспользуемся приближенным методом Власова - Благовещенского. Для этого определим вспомогательные величины.

Координаты центра величины судна в начальном положении и при наклоне 90°:

r₀ = = =4,1м,
z_c₀= = = 3,3 м,

(z_c_90- z_c₀)= 0,64(1-1,03 )H=0,64(1-1,03 )7,3=0,72 м,

r₉₀ =0,7(z_c90- z_c0) =0,7·0,72=0,5 м,

y_c90 =0,5(1-0,96 )B=0,5(1-0,96 )16 =1,69 м.

Расчет плеч диаграммы статической остойчивости удобно вести в таблице 6.1

По результатам расчетов статической остойчивости строим диаграмму на
рисунке 6.1.

Таблица 6.1




-0,036	0,050	0,151	0,01	-0,023	0.085	0,620	0,005	0,683	0,174	0,237	0,446
-0,241	0,337	0,184	0,062	-0,173	0,570	0,754	0,031	1,182	0,342	0,465	0,717
-0,556	0,840	0,081	0,135	-0,399	1,420	0,332	0,068	1,421	0,500	0,680	0,741
-0,722	1,279	-0,069	0,155	-0,518	2,162	-0,283	0,078	1,439	0,643	0,874	0,564
-0,513	1,365	-0,135	0,069	-0,368	2,307	-0,636	0,035	1,358	0,766	1,042	0,297
0,026	1,056	-0,135	-0,081	0,019	1,785	-0,554	-0,041	1,209	0,866	1,178	0,032
0,603	0,583	-0,062	-0,184	0,432	0,985	-0,254	-0,092	1,071	0,940	1,278	-0,207
0,935	0,210	-0,01	-0,151	0,670	0,355	-0,041	-0,076	0,908	0,985	1,340	-0,431
1,00				0,717				0,717	1,00	1,360	-0,643

По результатам расчетов статической остойчивости строим диаграмму 6.1.

6.3 Определение критерия погоды.

Остойчивость по критерию погоды К считается достаточной, если площадь b (работа восстанавливающего момента) по диаграмме статической остойчивости больше или равна площади а.

Для определения площадей a и b воспользуемся диаграммой статической остойчивости.

Судно находится под действием ветра на постоянной скорости, направленного перпендикулярно диаметральной плоскости, которой соответствует плечо ветрового кренящего момента, приложенного статически.

Плечо этого момента вычисляется по формуле:

l _w1= ,

где - условное давление ветра в Па, определяющееся по Правилам[1] в-зависимости от района плавания. Для района плавания R1=353 Па; g=9,81м/с²; D=6177т; – аппликата центра парусности; - площадь парусности.

Определение площади и центра парусности ведем в таблице 6.2, с использованием рисунка 5.1.

Таблица 6.2 Определение площади и центра парусности.

№п/п	Наименование	Площадь Si,м	Отстояние Zi,м	Статический момент SiZi, м³
	Надводный борт	114,4	0,65	74,4
	Бак и фальшборт		3,05	128,1
	Надстройки 1 яруса	73,5	3,05	224,6
	Надстройки 2 и 3 яруса		6,8	462,4
	Надстройки 4 яруса		10,05	301,5
	Рубка	23,75	12,55	298,1
Продолжение таблицы 6.2
	Труба	6,25	10,05	62,8
Суммы	Ʃ₁358		Ʃ₂1552
Остаточные суммы	0,18		155,2
Итого	376

S_п= 1,05Ʃ₁=376 м²; Z_п= = =4,5 м.

Тогда, с учетом площади парусности:

l _w₁= =0,00995=0,01 м.

Кроме ветра действующего статически, судно подвергается действию шквального ветра с плечом кренящего момента l _w_2.

l _w₂=1,5· l _w₁=1,5·0,01=0,015 м.

Амплитуда качки определяется по формуле:

θ _r =109 k X₁X₂ ,

где k- коэффициент, учитывающий влияние скуловых килей = 0,88;

X₁=0,96; X₂=1; r=0,615; S=0,073.

θ _r =109·0,88·0,961 =19,5 град.

На диаграмме статической остойчивости рисунок 6.1 угол θ_с=62°, соответствует l _w_2.

θ_w₁=0,1°

После всех построений определим площади a,b и критерий погоды.

Критерий погоды K =

a =6,63 м·град,

b =16,75 м·град,

K= = 2,5≥1

6.4 Параметры диаграммы.

Судно признается остойчивым, если удовлетворяются условия, приведенные в таблице 6.3.

Таблица 6.3 Параметры остойчивости.

Параметр	Требуемое значение	Расчетное значение
Максимальное плечо ДСО	≥0,2	0,75
Угол крена при максимальном плече	≥30°	30°
Продолжение таблицы 6.3
Угол заката	≥60°	61°
Площадь по кривой восстанавливающих моментов до 30°	≥0,055	0,26
Площадь по кривой восстанавливающих моментов до угла крена 40°	≥0,09	0,12
Площадь под кривой восстанавливающих моментов между углами крена 30° и 40° м/рад	≥0,03	0,38
Критерий погоды	≥1	2,5
Метацентрическая высота	≥0,15 м	2,56
	0,08	0,08
	2,5	2,6

Если при проверке остойчивости параметры и превышают 0,8 и 2,5 соответственно, то остойчивость должна быть дополнительно проверка по критерию ускорения. При чем, расчетное ускорение не должно быть больше допустимого.

6.5 Проверка остойчивости по критерию ускорения K*.

Остойчивость по критерию ускорения считается приемлемой, если в рассматриваемом состоянии нагрузки расчетное ускорение не превышает допустимого значения= 0,3.

K*= ≥1