Курсовой проект По дисциплине Основные законы гидростатики и гидродинамики. Расчёты остойчивости и непотопляемости при различных внешних воздействиях

• Название: Курсовой проект По дисциплине Основные законы гидростатики и гидродинамики. Расчёты остойчивости и непотопляемости при различных внешних воздействиях
• Дата: 04.11.2022
• Размер: 1.08 Mb.
• Имя файла: Kursacha_2.docx
• Тип: Курсовой проект; #770613

Каспийский институт морского и речного транспорта

имени генерал – адмирала Ф.М.Апраксина -

филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего образования

«Волжский государственный университет водного транспорта»
Курсовой проект

По дисциплине:

«Основные законы гидростатики и гидродинамики. Расчёты остойчивости и непотопляемости при различных внешних воздействиях»

Пояснительная записка
Выполнил курсант 31СТР: ___________ Мащенко А.В.

Руководитель проекта __________________ Алсаид М.

Курсант выполнил и защитил курсовой проект с оценкой: ________________

«___»____________ 2022г.

Преподаватель ________________ Алсаид М.

Астрахань 2022

Каспийский институт морского и речного транспорта

имени генерала – адмирала Ф.М. Апраксина -

филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего образования

«Волжский государственный университет водного транспорта»
Задание

для курсового проектирования

По дисциплине: «Основные законы гидростатики и гидродинамики. Расчёты остойчивости и непотопляемости».

Курсанту Мащенко А.В. группы 31СТР

специальности 26.02.02.«Судостроение»

Тема задания и исходные данные:

1.L=160м

2.B=24м

3.H=16,3м

4.Коэффициент общей полноты δ=0,65

5.Коэффициент полноты площади ватерлинии α=0,8

6.h=0,9м

7.H=200м

8.Удельный вес морской воды γ =1,025т/м
9.Коэффициент проницаемости отсеков μ=0,98

10.Абсцисса центра тяжести площади ватерлинии x= -1,2м

11.Удельный вес дизельного топлива ρ=0,850т/м
12.Удельный вес масла ρ= 0,920т/м

13.Tн=8,7м

14.Тк=9,1м

15. Вариант №11

При выполнении курсового проекта на заданную тему должна быть представлена пояснительная записка, состоящая из следующих разделов:

1.Вводная часть

2.Теоретическая часть

3.Расчётная часть

4.Список используемой литературы

Дата выдачи задания «18» января 2022г.

Срок сдачи курсового проекта «25» марта2022г.

Руководитель курсового проекта:_______________________ Алсаид М.

Председатель КПЦ «Судостроительных дисциплин»:__________Чернышова А.А.

1.Вводная часть

1. 
   Вариант №11
   

Судно в порту произвело бункеровку топливом в цистерны №57, №59, №61 и маслом в цистерну №66, расположенные в отсеках двойного дна, под машинным отделением.

Кроме этого произвели бункеровку пресной водой в цистерну №23а, расположенные в двойных бортах.

При выходе из порта судно получило пробой корпуса по правому борту в районе цистерн №25 и №27, №29, расположенных в двойном дне. Определить новую осадку, посадку и изменение остойчивости судна.

Отсеки №57,59,61,23а,25,27,29, в реальности отсеки 1 категории, т.е. отсеки закрыты сверху и заполнены полностью.

Отсек №66 – 2 категории, т.е. заполнен не полностью и имеется свободная поверхность жидкости.









2. Теоретическая часть

Теоретическая часть
Осадка судна- расстояние от днища до поверхности воды или до плоскости действующей ватерлинии



∆V=S∆T

где S-площадь действующей ватерлинии в

∆T-приращение средней осадки в м

Отсюда можно записать следующее: P= γ∆V= γS∆T

или отсюда: ∆T=



Величина ∆T может быть положительной или отрицательной, в зависимости от знака при P. Принято при приёме груза писать его вес со знаком (+), а при снятии со знаком (-)

Таким образом мы получили формулу для определения новой осадки судна в случае приёма или снятия груза, т.е.:
=T+∆T=T+

где T-старая осадка судна,P-вес принятого или снятого груза, S-площадь ватерлинии,γ- удельный вес воды

Таким образом осадка судна принципиально изменяется в случае приёма или снятии груза.
Посадка судна- положение судна относительно поверхности воды, которое определяется креном θ (т.е. наклонением судна относительно продольной оси, когда в воду входит один борт, а другой при этом выходит из воды, или дифферентом φ (т.е. наклонением судна относительно поперечной оси, когда в воду входит нос судна, а корма при этом выходит из воды или наоборот).

Наклонение судна происходят относительно осей проходящих через центр тяжести площади ватерлинии.

Начало координат лежит в точке пересечения плоскостей мидель-шпангоута, ДП, ОП.

Ось -направлена в сторону носа судна,

Ось -направлена в сторону правого борта,

Ось -направлена вверх.

Таким образом положение любой точки на судне можно задать тремя координатами: абсциссой X, ординатой Y, аппликатой Z.

Расстояние между двумя точками на судне обозначается через:

-если оно измеряется вдоль судна

-если оно измеряется поперёк судна

-если измеряется параллельно оси Z.
Различают три вида посадки судна:
1.Посадка с креном - такое положение судна относительно поверхности воды, когда один борт судна входит в воду, а другой при этом выходит из воды.

Измеряется в углах крена θ (тета).

Если в воду входит правый борт, то говорят, что судно имеет крен на правый борт. Если в воду входит левый борт, то говорят, что судно имеет на левый борт.



θ-угол крена судна

ДП-диаметральная плоскость

WL-плоскость ватерлинии или поверхность воды до получения судном крена

-плоскость ватерлинии или поверхность воды после получения судном крена.

2.Посадка с дифферентом-такое положение судна относительно поверхности воды, когда нос судна входит в воду, а корма при этом выходит из воды или наоборот.

Измеряется в углах дифферента φ (пси) или в метрах.
d-дифферент судна-представляет собой разницу осадок судна носом и кормой.

d=Tн-Тк

Если в воду входит нос судна, то говорят, что судно имеет дифферент на нос, или что судно имеет положительный дифферент

Ибо Тн-Тк= (+) – т.е. положительная величина.

Если в воду входит корма то говорят, что судно имеет дифферент на корму или, что судно имеет отрицательный дифферент

Ибо Тн-Тк= (-) – т.е. отрицательная величина.



3.Посадка судна на ровное киль-такое положение судна относительно поверхности воды, когда оно не имеет ни крена, ни дифферента.

Принципиально посадка судна изменяется в том случае если на судно начинает действовать новый по величине кренящий или дифферентующий моменты, которые могут возникнуть от действия каких-то сил (или сил веса, или давление ветра, или центробежных сил и т.д.)

Величину кренящего момента от действия сил веса можно определить по следующей формуле:

Мкр=Рl

где Р- вес принятого, снятого или перемещенного по горизонтали груза в поперечной плоскости.

l- расстояние от центра тяжести принятого или снятого груза до ДП, или расстояние горизонтального переноса груза в поперечной плоскости.
Величину дифферентующего момента от действия сил веса можно определить по следующей формуле:

Мдиф=Рl

где Р-вес принятого, снятого или перенесённого по горизонтали груза в продольной плоскости.

l- расстояние от центра тяжести принятого или снятого груза до центра тяжести площади ватерлинии, или расстояние горизонтального переноса груза в продольной плоскости
Величину крена или дифферента судна можно определить по следующим формулам:
θ=57,3

где Мкр- кренящий момент от действия внешних сил

-весовое водоизмещение судна после приёма или снятии груза

-новая метацентрическая высота после приёма или снятии груза

θ-угол крена

φ=57,3 ; где Мдиф-дифферентующий момент от действия внешних сил

D'-весовое водоизмещение судна после приёма или снятии груза

H-продольная метацентрическая высота

θ-угол дифферента

d= ; где d-дифферент судна

L-длина судна

D'-весовое водоизмещение судна после приёма или снятия груза

H-продольная метацентрическая высота
3.Остойчивость судна-способность судна возвращаться

в первоначальное нормальное положение после прекращения действия внешних сил. Принципиально мы рассматриваем начальную поперечную остойчивость судна, когда судно имеет нормальную форму корпуса и углы наклонений не превышают .

В этом случае критерием остойчивости судна является метацентрическая высота h , т.е. расстояние между метацентром и центром тяжести всего судна.



С-центр тяжести подводной части судна,1-ая теоретическая точка судна

G-центр тяжести всего судна,2-ая теоретическая точка судна

M-метацентр судна,3-я теоретическая точка судна

h-поперечная метацентрическая высота, которая является критерием начальной остойчивости судна, т.е. если она изменяется, то изменяется и остойчивость судна.

Если она увеличивается, то увеличивается и остойчивость судна (т.е. судно может выдержать больший внешний кренящий момент от действия внешних




сил и соответственно получить больший угол крена и при этом не перевернуться)

Если она уменьшается, то уменьшается и остойчивость судна (т.е. судно явно может выдержать меньший внешний кренящий момент от действия внешних сил и соответственно может перевернуться при меньшем угле крена)

Если метацентрическая высота становится равной нулю, то судно теряет остойчивость и опрокидывается.

Принципиально остойчивость судна изменяется в том случае, когда мы, что-то делаем с грузом. А с грузом можно делать следующее:

а) принимать

б) снимать

в) переносить

г) делать подвешенным.

Исходя из этого можно произвести расчёт изменения остойчивости судна произведя расчёт изменения величины

∆h-т.е. изменения метацентрической высоты, от влияния от чего-то, согласно существующим методикам расчёта и формулам.

Таким образом новая метацентрическая высота определяется по следуюшей формуле:

=h+∆h

где -новая метацентрическая высота

h-старая метацентрическая высота

∆h-поправка к метацентрической высоте

В случае приёма или снятии груза поправку к метацентрической высоте можно определить по следующей формуле:

∆h= (T+ -h-Zp)

где P-вес принятого или снятого груза

D-весовое водоизмещение судна до приёма или снятия груза

Т-осадка судна до приёма или снятия груза

∆Т-изменение осадки судна от приёма или снятия груза

h-старая метацентрическая высота

Zp-центр тяжести принятого или снятого груза
Принципиально на остойчивость судна может оказывать влияние свободная поверхность жидкого груза (т.е. когда между поверхностью жидкости в отсеке и палубой и отсека имеется какое-то расстояние, в этом случае жидкость будет перетекать в сторону наклонения судна и тем самым создавать дополнительный кренящий момент, судно будет получать дополнительный угол крена, который может привести к опрокидыванию судна

∆h= -

где ∆h-поправка к метацентрической высоте от влияния свободной поверхности жидкости

-момент инерции свободной поверхности жидкости

-удельный вес жидкости в цистерне

D-весовое водоизмещение судна
=

где l-длина цистерны

b-ширина цистерны

3. Расчетная часть



Расчетная часть

Отсек №57

(l= 15м, b= 3м, h= 2,2м )

V=lbh=15*-3*2,2=99 (м³)
Координаты центра тяжести отсека

= -(7,5+15+15+15+2)= -54,5 (м)

= -1,5 (м)

=1,1 (м)

= 0,98*0,85*99=82 (тонны)


Отсек №59

(l=15м, b=3м, h= 2,2м )

V=lbh=15*3*2,2=99(м³)
Координаты центра тяжести отсека

=-(7,5+15+15+15+2)= -54,5 (м)

=-4,5 (м)

=1,1 (м)

=0,98*0,85*99=82(тонн)


Отсек №61

(l=15м, b=3м, h=2,2м )

V=lbh=15*3*2,2=99(м³)
Координаты центра тяжести отсека

=-(7,5+15+15+15+2)= -54,5 (м)

=-7,5 (м)

=1,1 (м)

0,98*0,85*99=82(тонн)

Отсек №23б

(l= 15м, b= 2м, h=4,7м)

V=lbh=15*2*4,7=141(м³)
Координаты центра тяжести отсека

=(7,5+15+15+2)=-39,5(м)

=-11(м)

=(2,2+4,7+2,35)=9,25(м)

=µ𝝆 =0,98*1*141=138(тонн)


Отсек №25

(l=12,5м, b=6м, h=2,2м)

V=lbh=12,5*6*2,2=165(м³)
Координаты центра тяжести отсека

=61,75(м)

=-3(м)

=1,1(м)

=µ𝝆 =0,98*1,025*165=166(м)


Отсек №27

(l=12,5м, b=6м, h=2,2м)

V=lbh=12,5*6*2,2=165(м³)
Координаты центра тяжести отсека

=49,25(м)

=-3(м)

=1,1(м)

=µ𝝆 =0,98*1,025*165=166(м)

Отсек №29

(l=15м, b=6м, h=2,2м)

V=lbh=15*6*2,2=198(м³)
Координаты центра тяжести отсека

=35,5 (м)

=-3 (м)

=1,1 (м)

=µ𝝆 =199 (тонн)

Отсек №66

(l= 10м, b= 3м, h=1,1м)

V=lbh=10*3*1,1=33(м³)
Координаты центра тяжести отсека

=-67

=1,5(м)

=0,55(м)

=µ𝝆 =0,98*0,92*33=30(тонн)
θ=57,3
=D+ + + + + + + +

D=γδLBTср
Тср= = =8,9 м
Отсюда
D=γδLBTср=1,025*0,65*160*24*8,9м=22770т
=D+ + + + + + + + =22770+82+82+82+138+166+

166+199+30=23715 т
Мкр= + + + + + + +
= =82*(-1,5)=-123

= =82*(-4,5)=-369

= =82*(-7,5)=-615

= =138*11=1518

= =166*(-3)=-498

= =166*(-3)=-498

= =199*(-3)=-597

= =30*1,5=45

Мкр=-123+(-369)+(-615)+1518+(-498)+(-498)+(-597)+45=-1137

Новая метацентрическая высота:
=h+∆ +∆ +∆ +∆ +∆ +∆ +∆ +∆ +∆

∆ = (Тср+ -h - )


=

где s=αLB=0,8*160*24=3072

γ=1,025 (удельный вес морской воды в которой находится судно)
Отсюда: = = =0,026
Отсюда: ∆ = (Тср+ -h - )= (8,9+ -0,9-1,1)=0,024
∆ = (Тср+ -h - )
= = =0,026
Отсюда: ∆ = (Тср+ -h - )= (8,9+ -0,9-1,1)=0,024
∆ = (Тср+ -h -
= = =0,026
Отсюда: ∆ = (Тср+ -h - )= (8,9+ -0,9-1,1)=0,024
∆ = (Тср+ -h -
= = =0,044
Отсюда: ∆ = (Тср+ -h - )= (8,9+ -0,9-9,25)=0,007
∆ = (Тср+ -h -



= = =0 ,052

Отсюда: ∆ = (Тср+ -h - )= (8,9+ -0,9-1,1)=0,050

∆ = (Тср+ -h -
= = =0,052
Отсюда: ∆ = (Тср+ -h - )= (8,9+ -0,9-1,1)=0,050
∆ = (Тср+ -h -
= = =0,063
Отсюда: ∆ = (Тср+ -h - )= (8,9+ -0,9-1,1)=0,060
∆ = (Тср+ -h -
= = =0,009
Отсюда: ∆ = (Тср+ -h - )= (8,9+ -0,9-0,55)=0,009
∆ = -
= = =22,5
Отсюда: ∆ = - =- =-0,001м
Отсюда: =h+∆ +∆ +∆ +∆ +∆ +∆ +∆ +∆ +∆

=0,9+0,024+0,024+0,024+0,007+0,050+0,050+0,060+0,009+(-0,001)=1,147

Метацентрическая высота увеличилась, за счёт того, что все отсеки в корпусе судна, которые бункировались топливом, маслом, пресной водой и цистерны в которые поступила забортная вода, в результате пробоя корпуса судна – находятся явно ниже центра тяжести всего судна.

Таким образом остойчивость судна увеличилась.

Теперь рассмотрим какова же будет посадка судна:

θ=57,3

Отсюда: 57,3 =-2,39

= + + + + + + +
= =82*(-54,5)=-4469

= =82*(-54,5)=-4469

= =82*(-54,5)=-4469

= =166*61,75=10250,5

= =166*49,25=8175,5

= =199*35,5=7064,5

= =138*(-39,5)=-5451

= =30*(-67)=-2010
Отсюда:

= + + + + + + + =

(-4469)+(-4469)+(-4469)+10250,5+8175,5+7064,5+(-5451)+(-2010)=4622,5
Новые осадки судна носом и кормой можно определить по следующим формулам:
= +∆Т+∆

= +∆Т-∆
Изменение осадок носом и кормой можно определить по следующим формулам:
∆ =∆ =

где d-дифферент судна
Дифферент: d= = =0,15м

Отсюда: ∆ =∆ = = =0,075

∆Т=

где P-общий вес принятого груза

γ-удельный вес морской воды

S-площадь ватерлинии

Отсюда: ∆Т= = =0,30м

Таким образом новые осадки судна носом и кормой следующие:
= +∆Т+∆ =8,7+0,30+0,075=9,075

= +∆Т-∆ =9,1+0,30-0,075=9,325



4 .Список Литературы

4.Литература
1.Горячов А.М. , Подругин Е.Н. «Устройство и основы теории морских судов» Л.Судостроение 1983г.
2.Фрид Е.Г. «Устройство судна» Л.Судостроение 1990г.
3.Методические указания к выполнению курсового проекта по «Теории корабля» КИМРТ - филиал ФБОУ ВПО ВГАВТ 2013г.