ТУС Курсовая. Курсовой проект расчет мореходных качеств судна

• Название: Курсовой проект расчет мореходных качеств судна
• Анкор: ТУС Курсовая
• Дата: 29.03.2022
• Размер: 1.88 Mb.
• Имя файла: 292_Trubacheva (1).docx
• Тип: Курсовой проект; #424990
• страница: 3 из 4

4 РАСЧЕТ НЕПОТОПЛЯЕМОCТИ
Под расчетами непотопляемости понимают расчеты по определению параметров посадки и остойчивости судна в аварийных ситуациях, связанных с затоплением части помещений непроницаемого корпуса, заливанием надводной части судна и другими ситуациями, ведущими к утере судном части мореходных качеств. Такие расчеты обязательно предшествуют мероприятиям, связанным с обеспечением живучести судна в аварийных ситуациях. В курсовом проекте рассчитаем положение аварийной ватерлинии при затоплении трюма №1, вычислим значение поперечной метацентрической высоты и произведем оценку ситуации в соответствии с требованиями Правил Регистра к непотопляемости судна.

Параметры посадки и положения аварийной ВЛ определяем по методу приема груза. Воду, поступившую в трюм, считаем дополнительно принятым грузом.

Количество поступившей воды зависит от степени заполненности трюма грузом и от положения аварийной ВЛ. Первое обстоятельство учитываем с помощью коэффициента проницаемости, который можно принять для массовых грузов µ=0,6, для тарно-штучных _µ =0,8, а для лесных и хлопка в кипах _µ =0,4. Второе обстоятельство, определяющее уровень воды в трюме (при сообщении последнего с забортной водой), учитываем в расчете способом последовательных приближений.

В первом приближении уровень воды в трюме считаем совпадающим с положением неаварийной ВЛ (для исходного положения, рассчитанного в первом разделе).

Для этой ситуации определяем количество и вес влившейся воды, по кривым элементам находим среднюю осадку, вычисляем дифферент судна и осадку оконечностей.

Коэффициент проницаемости для хлопка в кипах составляет μ = 0,4,так как = 2,1 м, значит берём = 400 . Из этого следует, что объём попавшей в трюм воды будем рассчитывать по формуле:

= *µ;

= *0,4 = 160 ;


Таблица 4.1 - Расчет непотопляемости

Дедвейт	Масса,m	Обьем,V	Вес,P	Координаты Ц.Т.		Статические моменты
	в тоннах	в м3	в кН	xi	zi	Pixi ,кНм	Pizi, кНм
Трюм №1	315	283,5	3087	38	1,35	117306	4167,45
Трюм №2	525	420	5145	17,5	1,75	90037,5	9003,75
Трюм №3	420	1092	4116	0	3,1	0	12759,6
Трюм №4	315	630	3087	-21	2,60	-64827	8026,2
	210	462	2058	-21	1,65	-43218	3395,7
Вода	160	160	1569,6	-21	1,55	-32961,6	2432,88
Итого чистый дедвейт	1785		19062,6			66336,9	39785,58

По табличным данным рассчитываем координаты центра тяжести дедвейта x и z и координаты центра тяжести судна с грузом без балласта – x и z по следующим выражениям:
x_∆= P_ix_i /P_i; (4.1)
z_∆= P_iz_i/ P_i; (4.2)
x_g`=x<sub>∆</sub>(P<sub>i</sub>)+D<sub>п</sub>x<sub>п</sub> / D<sub>п</sub> + (P<sub>i</sub>); (4.3)
z<sub>g</sub>`= z_∆(P_i)+D_пz_п/ D_п + (P_i); (4.4)

Результаты расчетов представлены в таблице 4.2 по зависимостям формул (4.1)…(4.4).
Таблица 4.2 – Результаты расчетов по выражениям (4.1)…(4.4)

Параметр	Результат	Размерность
x∆	3,480	м
z∆	2,087	м
xg	-1,930	м
zg	2,910	м

Для судна с водоизмещением D`=D<sub>п</sub>+P<sub>i</sub>=28228 кН определяем параметры посадки в следующем порядке.
1 По грузовому размеру D = f (T) по кривым элементов плавучести определяем среднюю осадку судна в грузу без балласта – T `_ср=3,2 м;

2 Для этого значения T `_ср=3,2 м с кривых элементов снимаем значения

x_c= -2,1 м , x_f= -3,6 м , z_c=1,6 м , r = 4,8 м и R= 195м;

3 Подсчитываем угол дифферента и осадки оконечностей по выражениям:

- продольная метацентрическая высота
H=R+z_c - z_g`; (4.5)

- угол дифферента

`= (x<sub>g</sub>`-x_c)/H; (4.6)

- осадка носом

T_н`= T<sub>ср</sub>`+(0,5L - x_f )`; (4.7)

- осадка кормой

T_к`= T<sub>ср</sub>`-(0,5L + x_f )`; (4.8)
Результаты расчётов по формулам (4.5) – (4.8) заносим в таблицу 4.3.
Таблица 4.3 – Результаты расчётов по выражениям (4.5)…(4.8)

Параметр	Результат	Размерность
`	0,0047	Рад
H	192,76	м
Tнб	3,43	м
Tкб	2,99	м

4 Вычисляем абсолютные и относительные невязки:

Тн, Тк – абсолютная невязка,

Тн/Тср, Тк/Тср – относительная невязка:

Тн = Тн₂ – Тн₁;
Тн =3,43-2,8=0,63 м,
Тн/Тср = 0,63/3,
Тн/Тср =21%.
Тк = Тк₂ – Тк₁;
Тк =3,17-2,99=0,18 м,
Тк/Тср = 0,18/3,
Тк/Тср =6%.
т.к. относительная невязка превосходит 5%, расчет считается не законченным.
Производим дополнительный расчет.
Таблица 4.4 - Расчет непотопляемости

Дедвейт	m,т	V,м	P,kH	x	z	Px	Pz
Трюм№1	400	800	3920	26,5	3,14	103880	12308,8
Вода	176	440	1568	26,5	2	41552	3136
Трюм№2	460	1196	1724,8	26,5	2,15	45707	3708,3
Трюм№3	140	364	1372	-15	2,05	-20580	2812,6
Трюм№3	500	400	4900	-15	4,6	-73500	22540
Крышка трюма№3	200	380	1960	-15	6,5	-29400	12740
	-	-	18385			48647	68896

По табличным данным рассчитываем координаты центра тяжести дедвейта x и z и координаты центра тяжести судна с грузом без балласта – x и z по следующим выражениям:
x_∆= P_ix_i /P_i; (4.9)
z_∆= P_iz_i/ P_i; (4.10)
x_g`=x<sub>∆</sub>(P<sub>i</sub>)+D<sub>п</sub>x<sub>п</sub> / D<sub>п</sub> + (P<sub>i</sub>); (4.11)
z<sub>g</sub>`= z_∆(P_i)+D_пz_п/ D_п + (P_i); (4.12)

Результаты расчетов представлены в таблице 4.3 по зависимостям формул (4.9)…(4.12)
Таблица 4.5 – Результаты расчетов по выражениям (4.9)…(4.12)

Параметр	Результат	Размерность
x∆	2,646	м
z∆	3,747	м
xg	-1,034	м
zg	3,836	м

Для судна с водоизмещением D`=D<sub>п</sub>+P<sub>i</sub>=28385 кН определяем параметры посадки в следующем порядке:
По грузовому размеру D = f (T) по кривым элементов плавучести определяем среднюю осадку судна в грузу без балласта – T `_ср=3,21 м;

Для этого значения T `_ср=3,21 м с кривых элементов снимаем значения

x_c= -2,15 м , x_f= -3,65 м , z_c=1,65 м , r = 4,7 м и R= 190 м;

Подсчитываем угол дифферента и осадки оконечностей по выражениям:
- продольная метацентрическая высота
H=R+z_c - z_g`; (4.13)
- угол дифферента

`= (x<sub>g</sub>`-x_c)/H; (4.14)
- осадка носом

T_н`= T<sub>ср</sub>`+(0,5L - x_f )`; (4.15)
- осадка кормой

T_к`= T<sub>ср</sub>`-(0,5L + x_f )`; (4.16)



Результаты расчётов по формулам (4.13) – (4.16) заносим в таблицу 4.6.
Таблица 4.6 – Результаты расчётов по выражениям (4.13)…(4.16)

Параметр	Результат	Размерность
`	0,0059	Рад
H	187,81	м
Tнб	3,5	м
Tкб	2,95	м

Вычисляем абсолютные и относительные невязки:

Тн, Тк – абсолютная невязка,

Тн/Тср, Тк/Тср – относительная невязка:

Тн = Тн₂ – Тн₁,
Тн = 3,5-3,43=0,07 м;
Тн/Тср = 0,07/3,21=2 %.
Тк = Тк₂ – Тк₁,
Тк =2,99-2,95=0,04 м;
Тк/Тср = 0,04/3,21 =1 %.
т.к. относительная невязка не превосходит 5%, расчет считается законченным.

Для средней осадки, полученной в последнем приближении, с кривых элементов плавучести снимаем значения z _c =1,65 м и r=4,7м.

Определение поперечной метацентрической высоты ведется методом постоянного водоизмещения, при котором вес судна и положение его ЦТ считается неизменным (как до аварии), а объем аварийного отсека и площадь ватерлинии, принадлежащей этому отсеку, считается утерянными.

Величину h определяем по выражению

h=r`+ z_c-z_g ,

где z_g =3,83м – аппликата ЦТ судна “на отход”,

z_c =1,65м - аппликата ЦВ при осадке аварийного судна,

r`- исправленное значение метацентрического радиуса на утерянный момент инерции площади ВЛ:
r`=r-i_x/V,
где r =4,7 м – поперечный метацентрический радиус при полученном значении T_ср`=3,21 м, V=2600 м³ (определяем с кривых плавучести) – объемное водоизмещение до аварии,

i_x=lb³/12 – собственный поперечный момент инерции площади свободной поверхности влившейся воды.
Для нашего проекта имеем:

i_x=lb³/12,
i_x= 1552,8 м.
r`=r-i<sub>x</sub>/V,
r`=5 –1552,8/3140=4,5 м.
h=r`+ z_c-z_g,
h=4,5 + 1,65 – 3,8=2,31 м.
Требования Правил Регистра к непотопляемости в этом случае будут удовлетворены, так как аварийная ватерлиния (АВЛ) не пересекает предельную линию погружения (нижние кромки открытых отверстий, через которые может проникнуть забортная вода в неповрежденные отсеки, возвышаются над АВЛ), а значение h=2,31 м>0,05 м.
5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК КАЧКИ И ЗОН ОПАСНЫХ КУРСОВЫХ УГЛОВ И СКОРОСТЕЙ ХОДА
Определение зоны скоростей и курсовых углов опасных из-за высокой вероятности появления резонансных колебаний проводятся по штормовым диаграммам. В судовых документах обычно используется универсальная диаграмма Ремеза.

В курсовом проекте рассчитаем и построим штормовую диаграмму Власова (на базе которых и создана диаграмма Ремеза). Эта диаграмма нагляднее, а для волнения, близкого к регулярному, даёт более точные рекомендации по выбору безопасных курсовых углов и скоростей хода.

На диаграммe Власова (см. Приложение А, рисунок А5) в полярных координатах, где лучи определяют курсовые углы, а концентрические окружности – скорость хода, выделяются резонансно опасные зоны, рассчитанные для конкретного судна и определенного спектра волнения, характеризуемого длиной волны - .

Условие резонанса – совпадение периодов свободных колебаний судна и кажущегося периода волны _каж, т.е. времени прохождения последовательно идущих волн через мидель судна, движущегося со скоростью V под некоторым курсовым углом . Зоной возможного резонанса принято считать зону определяющую 30% отклонение от резонансного значения, т.е.,

0,7_< _каж< 1,3_ 
0,7_< _каж< 1,3_ 5.2)

Периоды свободных колебаний судна подсчитываем по приближенным формулам:

период бортовой качки _ = 0,8B/(h)^1/2=0,8*13/2,53)^1/2 = 6,53с;

периоды килевой и вертикальной качки __=2,7(T)^1/2=2,7*(3)^1/2=4,67 c;

длина волны =40 м (задана).

Кажущийся период волны, скорость хода и курсовой угол связаны соотношением:

_каж= _в/ [1 + (V/c)*cos ] = _в/ [1 + _в *(Vcos / )] . (5.3)

Для построения диаграммы Власова проведем концентрические окружности, определяющие скорость хода судна и лучи под углами от 0^ до 180^, определяющие курсовые углы (при =0^ волнение попутное, при =180^ - встречное). В такой системе координат любое произведение Vcos  представляется в виде вертикальной прямой. Поэтому, два значения Vcos , подсчитанные при _каж= 0,7_ и _каж=1,3_, на диаграмме образуют зону скоростей и углов курса, опасных по бортовой качке, а при подстановке _ - опасную по вертикальной качке.

Расчёты для построения диаграммы Власова:

Vcos_i = [ - 1,25()^1/2_каж ] /_каж ; (5.4)

Для бортовой качки:

при 0,7_ < _каж < 1,3_,
4,57 < _каж < 8,49.
Vcos  ₁= 0,84 [км/ч].
Vcos ₂ = -3,19 [км/ч].
Для килевой и вертикальной:

При 0,7_ < _каж < 1,3_,
3,27 <_каж < 6,08.
Vcos  ₁= 4,31 [км/ч].
Vcos ₂ = -1,32 [км/ч].
По найденным значениям строим штормовую диаграмму. Зону, опасную при бортовой качке, штрихуем горизонтальными, а при вертикальной качке – вертикальными линиями (см приложение А рисунок А5).

Вывод. Период для бортовой качки от 115 до 180, период для килевой и вертикальной качки от 91 до 105.


6 РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ХОДОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
Ходовые характеристики судна (ХХС) – это материалы, по которым можно рассчитать скорость движения судна в зависимости от состояния загрузки и режима работы судовой энергетической установки. В курсовой работе ХХС рассчитали, как это делается на этапе проектирования в конструкторских бюро.