Теория устройства судна. ТУС курсовик. Техническое задание 1

• Название: Техническое задание 1
• Анкор: Теория устройства судна
• Дата: 11.04.2022
• Размер: 0.53 Mb.
• Имя файла: ТУС курсовик .docx
• Тип: Техническое задание; #461839
• страница: 3 из 4

b

a

H

K

lw₂

D

F

В

С

Qw₁

Q₁r

lw₁

Рисунок 3.3 - Построение ДСО для расчета К

3.1.9.8.1 Из начала координат по вертикальной оси откладываем значение l_w1=0,143 м и через это значение проводим прямую параллельную оси абсцисс. Данная прямая пересечет кривую ДСО в точке А при значении угла крена _w1 . Из точки А отложим влево значение _1r = 17^о и через полученную точку В проводим прямую параллельную оси ординат. Данная прямая пересечет кривую ДСО в точке С. Откладываем на этой прямой значение от оси абцисс l_w2 = 0,215 м. (точка F) и проводим прямую параллельную оси абцисс. Эта прямая в пересечении с графиком ДСО даст точку D. Проведем еще одну вертикальную прямую через значение _w2=50⁰ которая пересечет кривую ДСО в точке H, а прямую l_w2 в точке K. После построения мы получили две фигуры похожие на треугольники. Площадь треугольника CFD будет a, а площадь треугольника DHK - b.
3.1.9.8.2 Определим численные значения а и b.





3.1.9.9 Находим величину критерия погоды К.

К = 0,393 / 0,066 = 5,95

3.1.9.10 Определяем соответствие загрузки судна требованиям Регистра.

3..9.10.1 Критерий погоды К = 5,95 > 1 - требование выполняется

3.1.9.10.2 h = 0,76 м. > 0.15 м. => указанное требование выполняется.

3.1.9.10.3 Для нашего судна L = 100 м, l_{ст. мах.}= 1,48 м. > 0,21 м. => данное требование выполняется.

3.1.9.10.4 Как видно из диаграммы _зак= 90⁰ > 60⁰.Это удовлетворяет требованию Регистра.

3.1.9.10.5 По диаграмме статической остойчивости _мах.= 60⁰ > 30⁰ - требование выполняется.

3.1.9.10.6 S_дсо30 = 0,196 рад*м. > 0,055 рад*м.

S_дсо40 = 0,412 рад*м. > 0,09 рад*м.

S_дсо40-30 = 0,412 – 0,196 = 0,216 рад*м .>0,03 рад*м.

Все требования выполняются.
3.2 Для решения этой и всех последующих задач используем результаты расчётов, выполненных в Частях I и II курсового проекта.

Определяем изменение метацентрической высоты при взятии на подвес всеми стрелами максимального груза.

h

где Р_о – начальная загрузка Таблица №1, т;

рi – грузоподъемность стрелы при одиночной работе, т;

lпi – длина подвеса каждой стрелы, т;

h = - (р₁ · l_п1 + р₂ · l_{п 2} + р₃ · l_{п 3} + р₄ · l_{п 4} + р₅ · l_{п 5} + р₆ · l_{п 6} + р₇ · l_п7 + р₈ · l_{п 8}) / P₀ (3.20)

р₁ = р₂ = р₃ = р₄ = 5 т;

p₅ = p₆ = p₇ = p₈ = 3 т;

lп₁ = lп₂ = lп₃ = lп₄ = 15 м;

lп₅ = lп₆ = lп₇ = lп₈ = 25 м;



3.3 Определяем вес груза, который необходимо переместить с борта на борт, чтобы оголить борт в районе мидель шпангоута для ремонта части погруженной обшивки судна. Поврежденное место находится ниже ватерлинии на 30% средней осадки судна при исходном варианте загрузки. Определяем угол крена:

; (3.21)

Кренящий момент, созлавемый поперечным перемещением груза:

Mkp = p*ly cos (3.22)

где р – вес груза который нужно переместить, т;

ly – расстояние на которое перемещаем груз поперек судна, м;

ly = 0,8В – расстояние между цистернами.

Восстонавливающий момент:

М_В= Ро· h sin

Mkp = Мв (3.23)

p · lycos = Ро· h sin (3.24)

tg = (p · ly)/( Ро · h) (3.25)

(1/3 · dcp) / (B/2) = (p · ly) / (Ро · h) (3.26)

следовательно

р = (Ро · h · 1/3 · dcp) / (B/2 · ly) (3.27)

р = (6938,98*1,31*0,33*5,75) / (8,65*0,8*17,3) = 144.1 т

3.4 Для построения исправленной диаграммы статической остойчивости, учитывающей поперечное перемещение груза, следует вычислить новые значения плеч восстанавливающего момента (  ) по формуле:

_ = (3.28)

где  - плечо статической остойчивости исходной диаграммы статической остойчивости, а - расстояние на которое перемещается груз поперек судна и примерно равно 0,8 В (В - ширина судна).

Рассчитаем плечи статической остойчивости  и полученные данные занесем в таблицу № 9.

Таблица № 9.

Плечи статической остойчивости

˚	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
lθ	0,25	0,58	1,03	1,53	1,83	1,91	1,85	1,76	1,71	0,25
lθ1	-0,29	-0,03	0,31	0,78	1,31	1,65	1,77	1,75	1,71	1,71

По данным таблицы построим исправленную диаграмму статической остойчивости.


Рисунок 3.5 - Исправленная ДСО

По точке пересечения ДСО с осью абцисс определяем уточненный угол крена

 = 11,5⁰

3.4 Определить угол крена от ровного ветра 9 баллов при наклонении с прямого положения.

Пользуясь значениями указанных исходных данных определяем величину

кренящего статического момента:

Mkp^ст = 0,001 ·Av · Pv · (zп – dср / 2), (3.28)

где 0,001 · Av · Pv – аэродинамическая сила, т;

Pv - удельное давление ветра силой 9 баллов по шкале Бофорта.

Pv = 40 кгс/м²

Av - площадь парусности, Av = 1543,3 м²

(zп – dср / 2) – плечо силы, м;

Mkp^ст = 0,001*1500,5 *40*(13,96-5,75/2)=665,3 тм
Плечо кренящего момента:

Lст^кр = Mkp^ст / Ро (3.29)

Lст^кр = 665,3 / 6938,98= 0,096 м

По ДСО (рис 2.1) определяем искомый угол  = 4°

3.5 Используя ДСО определяем предельный угол статического крена, максимальный статический кренящий момент, начальную поперечную метацентрическую высоту и сравниваем ее значение с найденным в Части 2.

3.5.1 Предельный угол статического крена соответствует максимуму ДСО (рис 2.1).

3.5.2 Определяем _пред^ст:

_пред^ст = 60°

3.5.3 По ДСО (рис 2.1) находим l_maxкр^ст:

l_maxкр^ст = 1,91 м;

M_maxкр^ст = P · l_maxкр^ст (3.30)

M_maxкр^ст= 13253,5 тм

3.5.4 Начальную поперечную метацентрическую высоту определяем по ДСО:

h = 1,31 м

3.5.6 Определяем максимальный вес груза, который может быть перемещен по вертикали из трюма в твиндек или на палубу без опасности для остойчивости судна:

p = Po · h / (z₂ –z₁) (3.31)

где p – вес перемещаемого груза;

h – разность между min и исходной h; h = h - h_{min ;}

z_{2, 1} –координаты центра тяжести перемещаемого груза;

Из бокового вида z₂ –z₁ = 16 м

h_min= 0,15 м.

тогда h = 1,31 - 0,15 = 1,16 м.

Определим вес груза р = 6938,98*1,16 / 16 = 503,1 т.

3.6 Построим исправленную диаграмму статической остойчивости.

(3.33)

где h определяется по формуле

(3.34)

= - 1,16 м

Полученные значения плеч занесем в таблицу № 10.

Таблица № 10.

Исправленные плечи статической остойчивости

˚	0˚	10˚	20˚	30˚	40˚	50˚	60˚	70˚	80˚	90˚
lθ	0,25	0,58	1,03	1,53	1,83	1,91	1,85	1,76	1,71	0,25
lθ1	0,00	0,05	0,18	0,45	0,78	0,94	0,91	0,76	0,62	0,55

По данным таблицы №10 построим исправленную диаграмму статической остойчивости.



Рисунок 3.6 - Построение исправленной ДСО

4 РАСЧЕТ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ВСПЛЫТИЯ СУДНА, СИДЯЩЕГО НА МЕЛИ

4.1.1 Определяем реакцию грунта и точку ее приложения при посадке на мель неповрежденного судна, считая, что осадка носом и осадка кормой на грунте равны:

d_нгр = 0,8*d_н = 0,8*4,4 = 3,52 м.

d_кгр = 1,05*d_к = 1,05*7,1 = 7,45 м.

d_сргр = (3,52 + 7,45) / 2 = 5,49 м.

4.1.2 Считаем, что судно водонепроницаемо и опирается на камень в одной точке. Тогда к силам, действующим до посадки на мель на судно, то есть к весу P и силе плавучести _*V, добавляется третья сила – реакция опоры. Величину этой реакции и абсциссу точки ее приложения можно определить по формулам:

R = P – P_гр, где (4.1)

R – реакция грунта;

P_гр – водоизмещение судна на мели.

4.1.3 По диаграмме осадок, используя значения d_нгр и d_кгр м, определяем величины P_гр и M_Xгр.

P_гр = 6100 т;

M_Xгр = - 22700 тм;

R = 6938,98- 6100= 838,98 т;

Находим абсциссу точки приложения:

X_R = (P · X_g - P_гр · X_гр) / R; (4.2)

X_R = (M_X -M_Xгр) / R (4.3)

X_R = ((-10865,58-(-22700)) / 838,98 = 14,1 м;

4.2 Оценить начальную остойчивость судна, сидящего на мели, и проследить за изменением начальной остойчивости при отливе. Определить предельный уровень, до которого вода может опуститься без опасности для остойчивости судна.

4.2.1 Судно имеет положительную остойчивость, если выполняется условие:

M_В = (γ ∙ V_гр ∙ Z_mгр – P_o ∙ z_g) ∙ sin (4.4)

γ ∙ V_гр ∙ Z_mгр – P_o ∙ z_g > 0 (4.5)

γ ∙ V_гр ∙ Z_mгр > P_o ∙ z_g (4.6)

M_Z > P_o ∙ z_g (4.7)

Изменение остойчивости судна во время отлива вызвано изменением силы плавучести  · V_гр и аппликаты поперечного метацентра.

4.2.2 Определяем величины V_гр и Z_mгр из гидростатических кривых для разных осадок. Значения осадок получим, изменяя среднюю осадку с шагом

d = - 0,1 м

 = 1,025 кгс/м³.

Таблица 11.

Зависимость γ ∙ V_гр ∙ Z_mгр от d_сргр

dсргр	Vгр	Zmгр	γ · Vгр ·Zmгр
5,4	6199,99	7,10	45120,43
5,3	6066,66	7,13	44336,67
5,2	5933,33	7,13	43362,26
5,1	5800	7,16	42566,2
5,0	5666,66	7,2	41819,95
4,9	5533,33	7,23	41006,13
4,8	5400	7,26	40183,1
4,7	5266,66	7,3	39407,78
4,6	5133,33	7,33	38568
4,5	5000	7,36	37720
4,4	4866,66	7,4	36913,61

4.2.3 На основе полученных данных строим график зависимости произведения

γ · V_гр ·Z_mгр от средней осадки судна и с его помощью определяем минимально допустимую осадку судна.



Рисунок 4.1 - Зависимость γ ∙ V_гр ∙ Z_mгр от d_сргр

d_срmin= 4,91 м;

4.3.1 Определяем вес и абсциссу ЦТ грузов, при снятии которых судно всплывает над грунтом, имея под днищем запас воды  =0,3 м.

4.3.2.1 Для всплытия аварийного судна необходимо, чтобы ватерлиния всплытия проходила ниже аварийной и под днищем имелся запас воды.

Определяем осадки оконечностей судна по ватерлинию всплытия:

d_нвспл= d_нгр- ; (4.8)

d_квспл= d_кгр - ; (4.9)

d_нвспл= 3,52 - 0,3 = 3,22 м;

d_квспл= 7,45 - 0,3 = 7,15 м;

2. 
   По диаграмме осадок определяем:
   

P_вспл = 6140 т;

M_{X вспл} = - 20800 тм;

Определяем вес снимаемого груза:

P_гр = P - P_вспл = 6938,98 - 6140 = 799 т;

2. 
   Определяем абсциссу ЦТ:
   

X_гр = ( P_*X_g - P_вспл · X_gвспл ) / Р_гр=(М_Х – М_{Х вспл})/Р_гр (4.10)

Х_гр = (-10865,58 – (- 20800))/799 = 12,4 м

2. 
   Поскольку в точке с абсциссой, равной X_гр, отсутствует груз весом P_гр ,то всплытие судна с мели обеспечивается снятием нескольких грузов, общий вес которых и координата ЦТ равны соответственно P_гр и X_гр. Другими словами, снятие нескольких грузов заменяют снятием одного эквивалентного груза, параметры которого вычисляются по формулам:
   

P_гр = p_i; (4.11)

X_гр = p_i*X_i / p_гр; (4.12)

4.4 Выполнить расчеты по снятию судна с мели за счет изменения дифферента

4.5.1 Исходя из того, что судно сидит на камне без крена и рельеф грунта под днищем позволяет менять дифферент, то всплытие судна можно обеспечить соответствующим продольным перемещением груза при условии, что точка касания судном камня расположена достаточно близко от оконечности.

4.5.2 Определяем осадку судна над точкой касания:

d_сргр= 5,49 м.

tg _гр = (d_нгр - d_кгр ) / L, (4.13)

где _гр - угол дифферента судна, сидящего на мели:

tg_гр = (3,52 – 7,45) / 100 = - 0,04;

d_A = d_сргр + X_R· tg_гр; (4.14)

d_A = 5,49 + 48,9*(-0,04) = 3,53 м;

4.5.3 Дифферент, при котором средняя осадка судна на грунте будет равна первоначальной, может быть определен из уравнения:

d_нвспл - d_квспл = (d_A – d_сргр )L / X_R, (4.15)

d_нвспл - d_квспл = (3,53 – 5,49) 100 / 48,9 = - 4,0 м,

где d_нвспл ,d_квспл - осадки носом и кормой, при которых произойдет всплытие судна с камня за счет изменения дифферента без запаса воды под днищем:

b = d_нвспл - d_квспл = -4,0 м;

4. 
   Для построения кривой дифферента зададимся различными значениями d_нвспл, d_квспл.
   

d_нвспл = d_квспл + b

Таблица 12.

Нахождение кривой дифферента

dквспл	7,5	7,0	6,5	6,0	5,5
dнвспл	3,5	3,0	2,5	2,0	1,5

4. 
   Наносим кривую дифферента на диаграмму осадок судна и по точке пересечения с прямой начального водоизмещения P определяем требуемый статический момент судна относительно плоскости миделя и абсциссу ЦТ судна.
   

M_{X вспл} = - 24900 тм;

4.6 Определяем дифферентующий момент.

М_диф = М_вспл – M_X0 (4.16)

М_диф = - 24700 – (- 10865,58) = - 13834,4 тм.

5 РАСЧЕТ НЕПОТОПЛЯЕМОСТИ АВАРИЙНОГО СУДНА
5.1. Определить посадку и начальную остойчивость судна после затопления указанного в задании отсека 3 категории.