Определение площади парусности и координаты центра парусности

Площадь парусности надводной части судна по действующую ватерлинию определяется по эскизу общего расположения как сумма проекций всех сплошных надводных поверхностей элементов судна, надстроек и рубок, мачт, дымовых труб, вентиляторов, шлюпок и палубных грузов, а также тентов, которые накидываются при штормовой погоде.

Площадь не сплошных поверхностей элементов судна - лееров, рангоута, такелажа и т.п. приближенно учитывается увеличением вычисленной суммарной площади сплошных поверхностей на 5%, а ее статического момента относительно основной плоскости судна - на 10%.

С учетом отмеченных особенностей, площадь парусности и аппликату центра парусности судна подсчитывают по следующим выражениям:

 

где: S_i - площадь парусности отдельного элемента надводного корпуса, надстроек, рубок и т.д.;

Z_i - возвышение центра тяжести площади указанного элемента;

K_i - коэффициент, зависящий от формы надстройки.

В выполняемой работе значение коэффициента принято K=1.

∑k_iS_i=117+7+60+72,5+58+131,2=445,7 (м²)

Sn=1,05∙445,7=468 (м²)

∑k_iS_iZ_i=117∙6+7∙2+60∙2+72,5∙2+58∙1,5+131,2∙0,8=702+14+120+145+87+104,96=1172,96

Zn=1290,256/445,7=2,9 (м)

 

Расчет посадки судна

 

Этот расчет включает определение дифферента для двух состояний судна: в грузу и порожнем. Его рекомендуется выполнять в табличной форме.

 

Таблица 5.1

Расчетные величины	Обозначения и формулы	В грузу	Порожнем
Водоизмещение	D	1594	673,3
Средняя осадка	T	1,8	0,75
Большой метацентрический R	R	296,8	694
Абсцисса ЦТ площади ВЛ	xf	-1,6	-1,6
Абсцисса ЦВ	xc	-0,29	1,4
Аппликата ЦВ	zc	0,95	0,39
Абсцисса ЦТ	xg	-0,29	-9,25
Аппликата ЦТ	zg	2,63	2,03
Возвышение ЦТ над ЦВ	a=zg-zc	1,68	1,64
Большая метацентрическая H	H=R-a	295,12	678,36
Плечо дифферентир. момента	ℓ=xg-xc	0	-10,67
Дифферент	∆=ℓL/H	0	-1,34
Осадка носом	Tн=T+(L/2-xf)∆/L	1,8	0,06
Осадка кормой	Tk=T-(L/2+xf)∆/L	1,8	0,11

В таблице величина x_f определяется по выражению:

 = -0,01∙(86∙(1,75+0,88+3,5∙0,88²)∙(1-0,88))=-1,6

Значения аппликаты центра величины z_c и метацентрические радиусы определяются по приближённым формулам. Обычно значения z_c вычисляются по формуле В.В. Поздюнина: z_c = Т/(1+δ/α);

Значения метацентрических радиусов по формулам Фан-дер-Флита:

 

r = (α²/11,4δ)∙(В²/Т); R = (α²/14δ)∙(L²/Т).

 

Значения метацентрических высот вычисляются из геометрических соотношений:

 

h = r + z_c - z_g ; H = R + z_c - z_g.

 

По значениям осадки носом Т_н и кормой Т_к, в порожнем состоянии принимается решение в отношении необходимости приема балласта. Балласт принимается для обеспечения нормальной работы движителей из условия:

в котором диаметр винта D_в можно ориентировочно принять по данным судна-прототипа, и для обеспечения достаточной устойчивости судна на курсе. Последнее условие требует некоторого минимального значения осадки носом. Ориентировочно можно принять следующие минимальные значения:

для судов класса«М-СП» - Т_н≥ 1,7 м,

«М» и «О» - Т_н ≥ 1,0 м,

«Р» - Т_н ≥ 0,6 м.

D_в=1,2. D_в/0,8=1,5

Осадки Т_н и Т_к, полученные в таблице для состояния порожнем меньше требуемых. Значит необходимо принять балласт. По значениям требуемых осадок судна носом и кормой (с балластом) определяется среднее значение осадки с балластом.

 

= (0,6+1,5)/2=1,05

 

Находится изменение осадки, вызванное приемом балласта:

 

∆Т=Т_δ-Т_п = 1,05-0,75=0,3

 

и необходимая масса балласта:

 

m_δ=ρ∆TS

 

где:ρ - плотность воды;

S - площадь действующей ВЛ, принимаемая площади ВЛ в грузу.

S = αLB = 0,88∙86∙12,6 = 953,6

m_δ=1∙0,3∙953,6=286,08 (т)

Координата балласта определяется приближенно по выражению:

 

 

где значения D и H принимаются для загрузки судна порожнем. Если величина x_δ оказывается неприемлемой, то следует изменить значения Т_н и Т_к в балласте.

x_δ = 673,3∙678,36∙[(0,6-1,5)-(0,06-0,11)]/(286,08∙86) = -182696/24603 = -7,43 (м)

По результатам расчётов делается вывод о необходимости приёма балласта в количестве 286,08 тонн. Распределяется между цистерной №3 (83-100 шп.) и цистерной №4 (100-113 шп.)