Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...
Историки об Елизавете Петровне: Елизавета попала между двумя встречными культурными течениями, воспитывалась среди новых европейских веяний и преданий...
Топ:
Основы обеспечения единства измерений: Обеспечение единства измерений - деятельность метрологических служб, направленная на достижение...
Выпускная квалификационная работа: Основная часть ВКР, как правило, состоит из двух-трех глав, каждая из которых, в свою очередь...
Характеристика АТП и сварочно-жестяницкого участка: Транспорт в настоящее время является одной из важнейших отраслей народного...
Интересное:
Наиболее распространенные виды рака: Раковая опухоль — это самостоятельное новообразование, которое может возникнуть и от повышенного давления...
Принципы управления денежными потоками: одним из методов контроля за состоянием денежной наличности является...
Национальное богатство страны и его составляющие: для оценки элементов национального богатства используются...
Дисциплины:
 2017-05-23 |
 379 |
из
5.00
|
Заказать работу |
Содержание книги
Поиск на нашем сайте
|
|
|
|
удобства докования судну при вводе в док придают дифферент на корму. Вследствие этого судно касается прежде всего кормового кильблока. Наибольшее давление на кормовой кильблок определяется по формуле
где Xq — абсцисса точки приложения давления;
р — угол наклона кильблоков;
•фс — угол дифферента при полном всплытии.
Приближенно
(82-11)
где Н — продольная метацентрическая высота;
» — угол поворота (продольного наклонения) судна при посадке его на линию кильблоков.
(83-11)
Поперечная метацентрическая высота
(84-11)
Колка льда продавлива-нием. Ледокол, имеющий характерные очертания форш-тевня, при форсировании льда приподнимается носом на лед и продавливает его. Сила давления р форштевня на лед зависит от величины подъема носовой оконечности при входе на лед. Внося в вы вод, ч т o допустимые упрощения и после преобразования считая, что Н w R, а значение R определено по приближенной формуле
(35-11), получим
(85-11)
Рис. 3-11. К определению статического крена плавучего крана
Статический крен плавучего крана. Угол крена в от груза р (рис. 3-11), поднимаемого краном, следует определять в таком порядке.
1. Определяют изменение осадки по формуле (49-11).
2. Затем вычисляют новое значение hi по формуле (50-11), вместо 2'гр подставляют возвышение точки А над основной плоскостью.
3. Угол крена 0 определяют по формуле
(86-11)
Глава III
ОСТОЙЧИВОСТЬ ПРИ БОЛЬШИХ УГЛАХ КРЕНА
1-111. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Для оценки остойчивости судна при крене его на большие углы служит диаграмма статической остойчивости, которая представляет собой график выражения для плеча восстанавливающего момента:
(1-III)
В этой формуле координаты ц. в. Уc и Zc для судна в наклоненном на угол q положении определяются выражениями:
|
|
(2-III)
(3-III) Метацентрический радиус rq при крене на угол q равен
(4-III)
где Ixq — главный центральный момент инерции наклонной ватерлинии относительно оси Ox,
V — водоизмещение судна при заданной средней осадке;
а — возвышение ц. т. судна над ц. в. в прямом его положении (при q=0):
(5-III)
Сумма двух первых членов в формуле 1-III называется плечом остойчивости формы, а слагаемое a sin q— плечом остойчивости веса.
Определение плеча восстанавливающего момента lв по формуле (1-III) связано с предварительными вычислениями величин Ixq;
V' Ус' (Zc — Zcо)- Все эти вычисления принято выполнять заранее для нескольких определенных значений посадки судна на ровный киль. По результатам этих вычислений строят диаграммы статической остойчивости, называемые диаграммами Рида. Мерой статической остойчивости судна при больших углах крена является восстанавливающий момент
(6-III)
Плечо восстанавливающего момента lв можно рассматривать как восстанавливающий момент, приходящийся на 1 т водоизмещения судна,
(7-III)
Координаты поперечного метацентра при угле крена в определяются,по формулам:
(8-III) (9-III)
где Ус и Zс определяются по выражениям (2-III) и (3-III).
2-111. ПРАКТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПЛЕЧ СТАТИЧЕСКОЙ ОСТОЙЧИВОСТИ И ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ РИДА
Расчет по теоретическому чертежу методом акад. А. Н. Крылова.
Предварительно на проекциях «Бок» и «Полуширота» теоретического чертежа проводят Чебышевские шпангоуты в количестве семи или девяти. Положение Чебышевских шпангоутов по длине корпуса относительно миделя определяют по табл. 3-1.
Далее вычерчивают так называемый Чебышевский корпус, на котором изображаются полные поперечные сечения указанных Чебышевских шпангоутов (рис. 1-III). Теперь задача состоит в том, чтобы для заданной осадки судна определить положение равно-объемных ватерлиний при крене его на 10, 20, 30, 40° и т. д. и провести их на Чебышевском корпусе. Снимая затем входящие aq и выходящие bq ординаты каждой наклонной ватерлинии, легко вычислить моменты инерции их Ix, метацентрические радиусы rq, координаты ц. в. yq и zq и, наконец, плечи статической остойчивости. По методу акад. А. Н. Крылова, принятому в речном судостроении, положение равнообъемных ватерлиний отыскивают в следующем порядке. На Чебышевском корпусе под углом Dq= 10°
|
|
к заданной нулевой (прямой) ватерлинии через ц. т. последней Од проводят первую вспомогательную ватерлинию W1o L1o (на рис. 1-III изображена пунктиром). В общем случае эта вспомогательная ватерлиния не будет равнообъемной, так как вследствие нарушения симметрии наклонных ватерлиний при больших углах крена вошедший клин водоизмещения объемом V1 не будет равен вышедшему объемом V2
Рис. 1-III. Чебышевский корпус
- С достаточной точностью можно считать, что равнообъемная ватерлиния W1oL1o параллельна вспомогательной WioLio и находится от нее на расстоянии
гдеhq— есть расстояние ц. т. O`q наклонной ватерлинии от точ-ки пересечения ее с предыдущей ватерлинией Оq, равное
(10-111)
Входящие aи выходящие bq ординаты в формуле (10-III) снимают для вспомогательной наклонной ватерлинии, как показано на рис. 1-III. Эти ординаты вследствие малого расстояния e между
вспомогательной и действительной равнообъемной ватерлиниями используются для вычисления момента инерции площади последней: 
(11-III)
где т — число Чебышёвских ординат.
Расчет элементов ватерлиний выполняют по схеме табл. I-III последовательно для нулевой (прямой), затем первой, второй и т. д. наклонных ватерлиний.
Таблица I-III
Равнообъемные ватерлинии проводят графическим приемом, показанным на рис. I-III, применительно к первой наклонной ватерлинии. От точки Оо, являющейся ц. т. нулевой ватерлинии,
откладывают отрезок ОоA=1/2hо и через полученную точку А
проводят равнообъемную ватерлинию W\o^-io параллельно вспомогательной W1Ol1o. От точки Оо на вспомогательной ватерлинии W'1oL'1o откладывают отрезок h10 и определяют ц. т. вспомогательной ватерлинии O`1. Из точки O`1 опускают перпендикуляр O`1O1 на действительную наклонную ватерлинию W10L10 и получают ее ц. т. 01.
Затем через точку О1 проводят новую вспомогательную наклонную ватерлинию W2OL20 под углом Dq= 10°
к ватерлинии W10L10, снимают ее ординаты a20b20
|
|
-По форме табл. I-III выполняют расчет, который дает возможность определить новое значение h20 и в описанном порядке провести ватерлинию W20L20, найти ее ц. т. Оз, через него провести третью вспомогательную ватерлинию и т. д.—до 60—90°. При положительном значении hq отрезок О1А откладывают в сторону крена, при отрицательном — в обратном направлении.
Данные, полученные в табл. I-III, позволяют вычислить плечи статической остойчивости согласно выражению I-III и построить диаграмму Рида. Этот расчет выполняется в табл. 2-III.
Таблица 2-III
Расчет плеч статической остойчивости по приближенным аналитическим формулам. С достаточной для практики точностью, но во много раз быстрее плечи статической остойчивости у судов внутреннего плавания всех типов и размеров можно определить по следующей формуле, полученной нами путем преобразования известной приближенной формулы Г. Е. Павленко:
(12-III)
где 
—некоторые тригонометрические функции, численные значения которых для речных судов даются в табл. 3-III;
—координаты ц. в. судна, накрененного на угол в =90°.
Величины их рекомендуется вычислять по следующим несколько видоизмененным формулам В. Л. Поздюнина:
(13-III) (14-III)
где В, Н, Т — соответственно ширина, высота борта и осадка корпуса судна.
Метацентрический радиус r о для прямого положения может быть вычислен по одной из приближенных формул главы II. Расчет по формуле (12-III) сводится в табл. 3-III.
Та б л ид а 3-III
3-111. ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ СТАТИЧЕСКОЙ ОСТОЙЧИВОСТИ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ СЛУЧАЕВ НАГРУЗКИ СУДНА И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ РАСЧЕТА СТАТИЧЕСКОГО КРЕНА
Для проверки правильности построения диаграммы Рида на ее оси абсцисс откладывают отрезок OF = 1 рад, а по вертикали из точки F — отрезок FE, равный начальной метацентрической высоте h. Тогда прямая ОЕ должна быть касательной к диаграмме Рида в начале координат (рис. 2-III). Диаграмма Рида рассчитывается и строится для определенного водоизмещения судна V (или определенной осадки) и для определенного положения ц. т. y g = 0; Zg).
При изменении V, Yg; Zg вследствие тех или иных причин диаграмма должна быть построена заново или исправлена (перестроена). При наличии на судне жидких, сыпучих или подвижных грузов диаграмма Рида должна быть исправлена на их влияние. Указанные исправления выполняют следующим образом.
|
|
Рис- 2-III. Диаграмма статической остойчивости
1. Если груз р перемещен на судне в горизонтальной плоскости на расстояние у = у1 — yо и в вертикальной на расстояние Z = Z1 — Zo, то новое плечо статической остойчивости при
любом угле крена q будет равно 
(15-III)
где L yo (q) — плечо статической остойчивости до переноса груза р
DIв=-(Dygcosq+Dzgsinq) (16-III)
—приращение плеча от переноса груза.
Здесь Dzg; Dyg —перемещения координат ц. т. судна
(17-III)
(знак плюс для Dzg - берется при подъеме груза, знак минус— при опускании).
2. В случае приема или снятия груза р новое плечо статической остойчивости будет равно:
(18-111)
3. При наличии на судне (при данных водоизмещении D и положении ц. т. судна zg,) цистерн со свободной поверхностью жидкого груза плечо статической остойчивости должно быть вычислено с поправкой на свободную поверхность жидкого груза:.
(19-III).
где lво (q) — плечо статической остойчивости без учета влияния свободной поверхности груза;
lв1(q) — плечо, исправленное на влияние свободной поверхности жидкого груза;
Dlжг—поправка на свободную поверхность жидкого груза, которая может быть определена
по формуле (12-111)
(20-III)
причем f1(q); f2(q); f3 (q ) — функции, приведенные в табл. 3-III,
(21-III) (22-III) (23-III)
где bц—ширина цистерны;
hц—высота цистерны;
tц—высота слоя жидкого груза в цистерне. Формулы (21-III)—(23-III)
действительны при соблюдении условия: 
4. У судов, перевозящих подвижные и подвешенные незакрепленные грузы для каждого угла крена q вычисляют перемещения координат ц. т. судна по формулам (17-1 II) и далее определяют поправку к плечу остойчивости согласно выражению (16-III).
5. Исправляют диаграммы на влияние сыпучих грузов, перевозимых насыпью, так же, как и для жидких грузов [формула (20-III)], но при этом учитывают отставание перемещения сыпучего груза от крена судна на величину критического угла пересыпания» (для зерна = 15°, для угля a=8°).
Диаграмму Рида для любого водоизмещения V можно построить с помощью пантокарен, представляющих собой серию кривых, которые выражают величину плеча остойчивости формы в зависимости от V при постоянном значении угла крена в. Можно также построить диаграмму Рида по результатам расчета /„ (в) для нового водоизмещения с помощью формулы (12-III).
Условие статического равновесия судна выражается равенством кренящего М^ (в) и восстанавливающего Му (в) моментов в данный момент времени
Mк(q)=Mв(q) (24-III)
или их плеч
lк(q)=lв(q) (25-III)
где lк(q) и lв(q) рассматриваются как кренящий и восстанавливающий моменты, приходящиеся на тонну водоизмещения:
|
|
(26-III)
Уравнения (24-III) и (25-III) решают графически с помощью диаграммы статической остойчивости и из этих решений определяют углы статического крена, вызванные действием момента Мк(q).
Заметим, что при малых углах наклонения судна уравнения (24-III) или (25-III) с достаточной точностью решаются с помощью метацентрической формулы остойчивости.
4-111. ДИНАМИЧЕСКАЯ ОСТОЙЧИВОСТЬ И ДИАГРАММА ДИНАМИЧЕСКОЙ ОСТОЙЧИВОСТИ
Мерой динамической остойчивости является работа восстанавливающего момента, которую надо совершить, чтобы накренить судно на угол 6д. Углы динамического крена определяют путем решения уравнения, выражающего равенство работ кренящего и восстанавливающего моментов:
или где
(27-III) (28-III)
или
(29-III) (30-1 II)
Плечо динамической остойчивости
(31-III)
есть работа восстанавливающего момента, отнесенная к водоизмещению.
В развернутом виде после интегрирования (31-III) получим:
(32-III)
График, показывающий зависимость плеча динамической остойчивости dв или работы восстанавливающего момента Ав от угла крена q, согласно формулам (31-III) и (30-III), называется диаграммой динамической остойчивости.
Расчет диаграммы динамической остойчивости путем вычисления интеграла (31-III) с переменным верхним пределом по правилу трапеций выполняется в форме табл. 4-III.
Таблица 4-III
Диаграмма динамической остойчивости является интегральной кривой по отношению к диаграмме статической остойчивости и имеет известные из математики свойства интегральных кривых:
1) максимум диаграммы динамической остойчивости (точка т на рис. 5-III) соответствует углу заката q диаграммы статической остойчивости;
2) в начале координат (q=0) ось абсцисс является касательной к кривой dв( q );
3) кривая dв (q) имеет точку перегиба N при угле крена, соответствующем максимуму кривой lв (q) (точка М).
Перечисленные свойства служат для контроля правильности построения диаграммы динамической остойчивости.
Графическое решение уравнения (27-III) или (28-III) для определения угла динамического крена выполняют с помощью диаграммы Рида или диаграммы динамической остойчивости.
В практических задачах обычно кренящий момент постоянен и не зависит от (Мк.д= const). В этом случае используют следующий метод для решения уравнения (28-III) с помощью диаграммы Рида: по оси ординат откладывают отрезок ОА =-Mkд/D и проводят горизонтальную прямую ABE, параллельную оси абсцисс; затем подбирают вертикаль СЕ так, чтобы заштрихованные на рис. 5,а-111 площади ОАВ и ВСЕ
Рис. 5-III. Диаграммы статической и динамической остойчивости
оказались равными. Тогда пересечение вертикали СЕ с осью абсцисс даст искомый угол динамического крена qд, вызванный динамическим кренящим моментом Мк. д.
В пределах применимости метацентрической формулы остойчивости, когда ветвь ОВС диаграммы Рида близка к прямой линии, угол динамического крена примерно равен удвоенному углу статического крена и может быть приближенно найден по метацентрической формуле
(33.-III)
Графическое решение уравнения (28-III) для определения qд с помощью диаграммы динамической остойчивости показано на рис. 5, a-III: на расстоянии ОК,= 1 рад от начала координат откладываем
отрезок K.F = Mkд/D. Соединяем начало координат и точку F прямой OF, которая характеризует зависимость dk от q. Точка N на рис. 5, б-III пересечения dk (q) и dв (q) соответствует условию (28-III) и определяет искомый угол q д. •
Обратная задача об отыскании Мк. д по заданному углу q д решается следующим образом:
1) на диаграмме Рида согласно заданному углу вд восстанавливаем перпендикуляр q д С и подбираем горизонталь АЕ из условия
чтобы площадь ОАВ была равна площади ВСЕ. Ордината ОА будет равна искомому плечу кренящего момента lк. д, которое при умножении на водоизмещение судна D даст значение самого момента:
Мк,д=Dlк.д; (34-III)
2) на диаграмме динамической [остойчивости по заданному значению q д отыскиваем точку N и проводим прямую ON. Точка пересечения продолжения прямой ON с вертикалью K,F взятой на расстоянии 1 рад от начала координат, дает искомое значение lк. д и, следовательно, Мк. д = DL к. д.
На рис. 5, б-III согласно этим правилам показано определение опрокидывающего момента
5-111. КРЕН СУДНА ПРИ СЛОЖЕНИИ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО КРЕНЯЩЕГО МОМЕНТА С НАЧАЛЬНЫМ
Практически возможные задачи сводятся к следующим схемам.
1. Сложение кренящего статического момента Мк. с с начальным постоянным статическим моментом Моc того же или обратного направления. Например, к статическому моменту Мoс от перехода пассажиров или от переноса грузов добавляется момент от ветра постоянной силы и направления с того же или обратного борта. Для определения конечного угла крена q 1на диаграмме статической остойчивости (рис. 6, а и б-III) откладываем плечо дополнительного статического момента lк. с == Мк. c/ D от нового начала координат О', соответствующего начальному углу крена q о. Тогда точка В определит угол крена q 1после сложения статических моментов,
2. Сложение динамического кренящего момента Мк. д с начальным постоянным статическим моментом Моc того же или обратного направления. Например, динамический момент от шквального ветра
Мк. д действует на судно, имеющее начальный крен ± q о, вызванный моментом ±Mос от несимметрично расположенного груза. Задача решается с помощью диаграммы статической остойчивости (рис. 6, в и г -111), причем в каждом случае плечо дополнительного динамического момента
lк. д=Mкд/D откладываем от нового начала координатО', лежащего на диаграмме
при начальном угле + qо или — qо. Далее для линии АЕ, определяющей ординату lк. д, в новых осях
Рис. 6-1 II. Определение крена судна при сложении дополнительного кренящего статического момента с начальным кренящим статическим моментом по диаграмме статической остойчивости
О' l' q подбираем вертикаль СЕ, чтобы площади О'А В и ВСЕ были равны. Линия СЕ определяет на оси 0 qугол динамического крена qд, а точка В — новый угол статического равновесия qст„.
Из сравнения рис. 6, в и г-Ш видно, что при действии дополнительного кренящего динамического момента Мкд. в сторону начального угла крена, т. е. в сторону начального статического момента Мос, возникает больший угол крена qд (см. рис. 6, e-III), чем при обратном направлении M к. д (рис. 6, г-III).
3. Сложение кренящего динамического момента Мк. д с начальным динамическим моментом ±Мoд того же или обратного направления. Этот случай наблюдается, если начальный кренящий статический момент ±Мос при приложении дополнительного динамического момента Мк. д мгновенно исчезает и накрененное на угол qо судно оказывается, помимо внешнего динамического момента Мк. д,, также под действием динамически
приложенного восстанавливающего момента ±Мв, который равен моменту М од, но направлен впротивоположную сторону.
Например, ветер с плечом момента lод =Mос/D мгновенно сменяется шквальным ветром с плечом момента
lкд =Mкд/D в том же направлении, т. е. момент Мк. д направлен в сторону начального угла крена qо(шквал с наветренной стороны.). Или, например, шквальный ветер с моментом Мк. д начинает действовать на судно, имеющее бортовую качку под действием сил инерции, когда судно заканчивает наклонение в направлении момента Мк. д и начинает наклонение навстречу Мк. д под действием динамически приложенного восстанавливающего момента. В этих примерах (шквал с наветренной стороны) плечо суммарного динамического момента l 'к.д, будет равно
(35-III)
Если бы в указанных примерах шквальный ветер был направлен в сторону, противоположную начальному углу крена qо (шквал с подветренной стороны), то
(36-III)
т. е. шквал с подветренной стороны более опасен, чем с наветренной. При решении указанных задач с помощью диаграммы динамической остойчивости (рис. 7-III) нужно из нового начала координат О", соответствующего начальному углу крена ± qо, провести прямую dк(q)=lк.дq выражающую работу момента
lк. д, действующего на судно с начальным креном. Для этого из точки К, находящейся на расстоянии
0"К, = 1 рад, имеем возможность отложить по вертикали отрезок KF =lк.д. Линия 0"F будет искомой прямой dк(q). Точка М, где dв( q ) = dк. д(q), определяет искомый угол крена qд. При решении обратной задачи об определении lк. д =Mкд/D по заданному конечному углу qд при наличии начального крена qo проводим через известные точки О" и М линию 0"М. и в месте пересечения ее с вертикалью K.F определяем точку F; следовательно, lк. д = КР
На рис. 7-III показано также решение рассматриваемых задач с помощью диаграммы статической остойчивости. Из нового начала координат О' каждый раз откладываем суммарный момент l`к. д, вычисленный по формулам (35-III) или (36-III), и подбором местоположения СЕ добиваемся равенства заштрихованных площадей 0'АВ и ВСЕ
Рис. 7. III. Определение крена судна при сложении дополнительного кренящего динамического момента с начальным кренящим динамическим моментом по диаграмме статической и динамической остойчивости (шквал с наветренной стороны, шквал с подветренной стороны и опрокидывающий момент при шквале с под-.. ветреннон стороны)
Глава IV
НЕПОТОПЛЯЕМОСТЬ
|
|
|
История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...
Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...
Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!
