Курсовой проект По дисциплине Основные законы гидростатики и гидродинамики. Расчёты остойчивости и непотопляемости при различных внешних воздействиях
![]()
|
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. ![]() 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. ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 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.: ![]() ![]() 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 ![]() Ось ![]() Ось ![]() 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: ![]() ![]() ![]() 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. ![]() ![]() ДП-диаметральная плоскость WL-плоскость ватерлинии или поверхность воды до 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 ![]() 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. ![]() 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 ![]() ![]() θ-угол крена ![]() φ=57,3 ![]() D'-весовое водоизмещение судна после приёма или снятии груза H-продольная метацентрическая высота θ-угол дифферента d= ![]() 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: ![]() где ![]() 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= ![]() ![]() 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 ![]() ![]() D-весовое водоизмещение судна ![]() ![]() где l-длина цистерны b-ширина цистерны ![]() ![]() ![]() Расчетная часть Отсек №57 (l= 15м, b= 3м, h= 2,2м ) V=lbh=15*-3*2,2=99 (м3) Координаты центра тяжести отсека ![]() ![]() ![]() ![]() Отсек №59 (l=15м, b=3м, h= 2,2м ) V=lbh=15*3*2,2=99(м3) Координаты центра тяжести отсека ![]() ![]() ![]() ![]() Отсек №61 (l=15м, b=3м, h=2,2м ) V=lbh=15*3*2,2=99(м3) Координаты центра тяжести отсека ![]() ![]() ![]() ![]() Отсек №23б (l= 15м, b= 2м, h=4,7м) V=lbh=15*2*4,7=141(м3) Координаты центра тяжести отсека ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Отсек №25 (l=12,5м, b=6м, h=2,2м) V=lbh=12,5*6*2,2=165(м3) Координаты центра тяжести отсека ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Отсек №27 (l=12,5м, b=6м, h=2,2м) V=lbh=12,5*6*2,2=165(м3) Координаты центра тяжести отсека ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Отсек №29 (l=15м, b=6м, h=2,2м) V=lbh=15*6*2,2=198(м3) Координаты центра тяжести отсека ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Отсек №66 (l= 10м, b= 3м, h=1,1м) V=lbh=10*3*1,1=33(м3) Координаты центра тяжести отсека ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() θ=57,3 ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() D=γδLBTср Тср= ![]() ![]() Отсюда D=γδLBTср=1,025*0,65*160*24*8,9м=22770т ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 166+199+30=23715 т Мкр= ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Мкр=-123+(-369)+(-615)+1518+(-498)+(-498)+(-597)+45=-1137 Новая метацентрическая высота: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ∆ ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() где s=αLB=0,8*160*24=3072 ![]() γ=1,025 (удельный вес морской воды в которой находится судно) Отсюда: ![]() ![]() ![]() Отсюда: ∆ ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ∆ ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Отсюда: ∆ ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ∆ ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Отсюда: ∆ ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ∆ ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Отсюда: ∆ ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ∆ ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Отсюда: ∆ ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ∆ ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Отсюда: ∆ ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ∆ ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Отсюда: ∆ ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ∆ ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Отсюда: ∆ ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ∆ ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Отсюда: ∆ ![]() ![]() ![]() Отсюда: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 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 ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 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: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Изменение осадок носом и кормой можно определить по следующим формулам: ∆ ![]() ![]() ![]() где d-дифферент судна Дифферент: d= ![]() ![]() Отсюда: ∆ ![]() ![]() ![]() ![]() ∆Т= ![]() где P-общий вес принятого груза γ-удельный вес морской воды S-площадь ватерлинии Отсюда: ∆Т= ![]() ![]() Таким образом новые осадки судна носом и кормой следующие: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 4 ![]() 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. ![]() |