Строевая по ватерлиниям как сделать
Обновлено: 08.07.2024
3. Знание, понимание и профессиональные навыки в соответствии с минимальным стандартом компетентности для вахтенных помощников капитана су
Знание, понимание и профессиональные
навыки в соответствии с минимальным
стандартом компетентности для
вахтенных помощников капитана судов (в
соответствии с ПДНВ)
1. Рабочее знание и применение информации
об остойчивости, посадке и напряжениях,
диаграмм и устройств для расчета
напряжений в корпусе
2. Понимание основных действий, которые
должны предприниматься в случае
частичной потери плавучести в
неповрежденном состоянии
3
5. Элементы погруженного объема судна (ЭПО):
V, xc, yc, zc – погруженный объем судна и
координаты центра величины
r и R – поперечный и продольный
метацентрические радиусы
I yf
Ix
r ; R
V
V
Ix , Iyf – моменты инерции ватерлинии
5
6. Элементы погруженного объема судна (ЭПО):
zm = zc + r - аппликата поперечного
метацентра
a, b, Cb - коэффициенты полноты
S – площадь ватерлинии
xf – абсцисса центра тяжести ватерлинии
6
8. При посадке прямо, на ровный киль ЭПО зависят только от осадки судна d
• Кривые элементов теоретического
чертежа (КЭЛТЧ), или
гидростатические кривые
(Hydrostatic curves) – это диаграммы
для определения ЭПО в зависимости от
осадки судна d
8
10. Грузовой размер и строевая по ватерлиниям входят в состав ЭПО
11. Определение ЭПО при посадке с креном и дифферентом
При 50; 1,50, но не более
угла входа в воду верхней палубы,
можно использовать КЭТЧ
Порядок использования – см. Учебник,
стр. 33-34
11
12. При посадке прямо, с большим дифферентом ЭПО определяют с помощью диаграмм:
13. Масштаб Бонжана
14. Зависимость площади погруженной части шпангоута от осадки
15. Масштаб Бонжана
16. Использование Масштаба Бонжана
1. На диаграмму нанести
диаметральный след ватерлинии по
маркам dн и dк
2. Отметить точки пересечения следа
ватерлинии со следами шпангоутов
3. Измерить горизонтальные расстояния
между точками и кривыми w(z)
4. Построить Строевую по шпангоутам
w(x)
16
17. Использование Масштаба Бонжана
18. Использование Масштаба Бонжана
19. Строевая по шпангоутам – зависимость (x)
Строевая по шпангоутам –
зависимость w(x)
w(x)
dx
w(x)dx
dV
dV
x
L/2
V
V
L / 2
x
Lк
Lн
x
dx
L/2
M yz
L / 2
xw(x)dx;
xc
M yz
V
w(x)dx
20. Интегралы вычисляют по правилу трапеций:
21. Диаграмма осадок носом и кормой
Осадка
кормой, м
Осадка
носом, м
Дифферент, м
1,0
4,0
9,0
0
7,0
6,0
5,0
-1,0
2000
0
-2,0
-3,0
2000
4000
36000
0
8,0
3,0
1,0
6000
0
10,0
-4,0
0
6000
10000
9000
dн = 6,6м; dк = 7,4м;
дифф. = -0,8м (на корму)
Момент дедвейта относительно
миделя Mx= W X, тс м
Диаграмма осадок носом и кормой
10000
14000
Дедвейт, т
W = 9000 т; Мх = 36000 тм
21
23. Прием-снятие малого груза
Груз считается малым, если в
результате его приема ватерлиния
судна не претерпела больших
изменений
Прием (снятие) груза ведет к входу в
воду дополнительного непроницаемого
объема корпуса
Этот объем при приеме малого груза
имеет форму прямого цилиндра
23
24. Дополнительно вошедший в воду объем V
25. Приращение средней осадки
V
d
S
но
m
V
m
м
тогда d
S
Если d = 1,00 см (0,01 метра), то:
m
0,01 ;
m 0,01 S
S
Число тонн на сантиметр осадки q:
q 0,01 S т/см
m
m – масса принятого (снятого) груза: d
см
q
26. Определение изменения осадки с помощью грузового размера
27. Изменение плотности забортной воды
28. Приращение осадки при изменении плотности забортной воды
V ( 1 2 )
d
S
2
• Вывод формулы – см. Учебник п. 1.6.2
• 1 - плотность воды в открытом море
• 2 - плотность воды в акватории порта
28
29. Приближенное определение d при изменении плотности воды:
Приближенное определение d
при изменении плотности воды:
• Если положить для морской воды
1=1,025т/м3, а для пресной 2=1,00т/м3,
получим:
V ( 1 2 )
d
S
2
41, 7S
• Для очень приближенных оценок:
d
40 q
см
29
31. Запас плавучести
• Запас плавучести – это предельно
возможное приращение силы
плавучести судна до его полного
погружения
• Запас плавучести А – это надводная
часть непроницаемого объема судна
31
32. Запас плавучести
A - исходный
A1запас
- изменившийся
плавучести
запас плавучести
Груз
m
В
Дополнительно
вошедший
в воду объем V
Л
Плотность
воды
m
V
32
33. Относительный запас плавучести
A
A
n ; n 100%
V
V
• Порядок величины запаса плавучести:
– Пассажирские суда: 80-100%
– Сухогрузы: 25-30% (в полном грузу)
– Военные корабли: более 100% (до 150%)
33
34. Грузовая марка
• Грузовая марка – система знаков,
наносимая на борта судна в районе
мидельшпангоута
• Отметки грузовой марки показывают
предельно допустимую высоту
надводного борта судна при плавании
его в различных условиях
34
35. Диск Плимсоля
• Член Британского парламента и
судовладелец Самюэль Плимсоль
разработал законопроект о грузовой
марке, принятый в 1876г.
• Владельцы иностранных судов должны
были наносить на борта накрашенные
диски, обозначающие предельно
допустимую ватерлинию в полном грузу
35
36. Конвенция о грузовой марке
• Первая международная конвенция о
грузовой марке была принята на
международной конференции в
Лондоне в 1930 г.
• Тогда же жители Бристоля поставили
Плимсолю памятник
36
37. С. Плимсоль 1824 - 1898
38. Правила о грузовой марке
39. Правила о грузовой марке морских судов
40. Международная Конвенция о грузовой марке 1966г
• Судно, к которому применяется настоящая
Конвенция, не может выйти в море в международный
рейс, если оно не было освидетельствовано, ему не
была нанесена грузовая марка и не
выдано Международное свидетельство о грузовой
марке или, когда необходимо, Международное
свидетельство об изъятии для грузовой марки в
соответствии с положениями настоящей Конвенции.
• Ничто в настоящей Конвенции не препятствует
Администрации назначать больший надводный борт,
чем минимальный надводный борт, определенный в
Приложении к Конвенции.
40
41. Общий вид грузовой марки
Палубная линия
Знак
грузовой
марки
тп
Р
С
п т
л
з
зса
ТП (TF)– тропики, в
пресной воде;
П (F)– в пресной
воде;
Т (T)– в тропиках;
Л (S)– летом;
З (W)– зимой;
ЗСА (WNA)– зимой в
северной Атлантике
(для судов,
имеющих длину
менее 100м).
41
42. Использование грузовой марки
43. Правила о грузовой марке
44. Изъятия
• Суда, совершающие международные рейсы
между близлежащими портами двух или более
стран, могут быть освобождены от выполнения
требований Конвенции, пока они совершают
такие рейсы
• Правительства стран, в которых расположены
эти порты, должны признать, что благодаря
безопасному характеру или условиям таких
рейсов применение требований Конвенции к
этим судам является нецелесообразным или
излишним
44
45. Изъятия
• Судно, не совершающее, как правило,
международных рейсов, но которое при
исключительных обстоятельствах должно
совершить единичный международный рейс,
может быть освобождено от выполнения
любого из требований Конвенции при
условии, что это судно отвечает требованиям
безопасности, являющимся достаточными
для выполнения упомянутого рейса
45
46. Изъятия
• Два других случая возможного изъятия
относятся к:
• Судам, имеющим новые конструктивные
особенности
• Судам ограниченных районов плавания R1,
R2, R2-RSN, R2-RSN(4,5), R3-RSN или R3,
при исключительных обстоятельствах
совершающих единичный рейс вне
установленного района плавания
46
47. Исключения в правилах о ГМ
• При погрузке в пресной воде ГМ может
быть погружена в воду на величину
поправки для пресной воды,
указываемой в судовом Свидетельстве
о ГМ
47
48. Исключения в правилах о ГМ
• Если судно отправляется из порта,
расположенного на реке или во
внутренних водах допускается его
большая загрузка соответственно массе
топлива и запасов, которые будут
израсходованы судном между портом
отправления и морем.
48
49. Сезонные зоны и районы в основном определяются следующими критериями:
• Летние — не более 10 % времени с ветром
силой 8 баллов по шкале Бофорта (34 уз.) и
более
• Тропические — не более 1 % времени с
ветром силой 8 баллов по шкале Бофорта (34
уз.) и более, а также не более одного
тропического шторма за 10 лет в любом
отдельном календарном месяце на любой
площади 5° по долготе 5° по широте
49
Для изучения формы корпуса, оказывающей значительное влияние на навигационные качества судна, корпус принято рассекать тремя взаимно перпендикулярными плоскостями, которые называются главными плоскостями судна (рис.1а.), (рис.1б.), (рис.1в.).
Вертикальная продольная плоскость, делящая корпус судна на две симметричные части, называется диаметральной плоскостью.
Вертикальная поперечная плоскость, проходящая посередине расчетной длины корпуса судна и делящая его на носовую и кормовую части, называется плоскостью мидель-шпангоута.
Горизонтальная плоскость, совпадающая с поверхностью спокойной воды при плавании судна по расчетную осадку и делящая судно на подводную и надводную части, называется плоскостью конструктивной ватерлинии (КВЛ), или плоскостью грузовой ватерлинии (ГВЛ).
Корпус судна характеризуется следующими основными размерами: длиной L , шириной В , высотой борта Н и осадкой Т , которые называются главными размерениями судна . Различают главные размерения: теоретические (расчетные) и габаритные.
Порядок измерения теоретических и габаритных размеров судна показан на (рис.1а.), (рис.1б.), (рис.1в.).
Соотношения между главными размерениями судна определяют в значительной мере его навигационные качества.
На ходкость судна влияют отношения: и .
Остойчивость судна характеризуется отношениями: , , .
Управляемость: .
Прочность: и .
Значения соотношений между главными размерениями для судов различных типов приводятся в судостроительной литературе.
Важными характеристиками для оценки навигационных качеств корпуса судна являются коэффициенты полноты его обводов.
Отношение площади конструктивной ватерлинии S к площади описанного прямоугольника со сторонами L и B называется коэффициентом полноты конструктивной ватерлинии и определяется по формуле: .
Отношение площади подводной части мидель-шпангоута F к площади прямоугольника со сторонами B и T называется коэффициентом полноты мидель-шпангоута : .
Аналогичное соотношение для площади подводной части диаметральной плоскости называется коэффициентом полноты диаметрали : ,
где A - площадь подводной части диаметральной плоскости.
Отношение объема подводной части корпуса V к объему описанного параллелепипеда со сторонами L , B , T называется коэффициентом полноты водоизмещения , или общим коэффициентом полноты : .
Судно может находиться в равновесии на воде при соблюдении двух условий: во-первых, сила веса судна с находящимся на нем грузом должна равняться силе водоизмещения и, во-вторых, сила веса и сила водоизмещения должны действовать по одной вертикали. Из второго условия вытекает, что центр величины судна должен быть расположен на одной вертикали с его центром тяжести.
Согласно закону Архимеда, сила водоизмещения D равна весу воды, вытесненной судном, т. е. равна объему подводной части корпуса судна V , умноженному на объемный вес воды : .
Водоизмещение является мерой плавучести судна. Вес вытесняемой судном воды, численно равный весу судна, называется весовым водоизмещением . Объем вытесняемой судном воды, равный объему подводной части корпуса судна, называется объемным водоизмещением . Различают водоизмещение судна в порожнем состоянии и водоизмещение судна с максимально возможной нагрузкой. Весовое водоизмещение судна в порожнем состоянии численно равно сумме весов корпуса, надстроек, механизмов, устройств и оборудования судна. Весовое водоизмещение судна с максимально возможным грузом на борту численно равно сумме веса порожнего судна и веса всех грузов, принятых на судно до его погружения по расчетную осадку.
Для того чтобы вычислить водоизмещение судна по его теоретическому чертежу, нужно определить объем подводной части корпуса. Корпус судна в большинстве случаев имеет криволинейные обводы. Поэтому точный объем подводной части корпуса, как правило, вычислить не удается. В теории корабля для определения объемного водоизмещения судна, а также для вычисления площадей криволинейных фигур чаще всего пользуются приближенным приемом, называемым правилом трапеций (рис.2.).
Разделим рассматриваемую площадь по высоте на m одинаковых частей, равных числу ватерлиний на теоретическом чертеже судна.
Каждую часть площади, ограниченную двумя смежными ватерлиниями можно приближенно заменить трапецией с высотой: ,
где - расстояние между ватерлиниями на теоретическом чертеже судна; T - осадка судна.
Площадь половины шпангоута равна сумме площадей всех трапеций: .
Величина, равная полусумме крайних ординат, называется поправкой: .
Разность между полной суммой ординат и поправкой называется исправленной суммой: .
И тогда полная площадь шпангоута равна: .
Ординаты для каждого шпангоута могут измеряться как в реальном масштабе, так и в его проекциях для различных моделей.
Площади ватерлиний определяются: .
где n - число шпаций на теоретическом чертеже судна; L - длина судна.
В этом случае объем подводной части корпуса судна можно представить как сумму объемов отдельных отсеков, заключенных между каждыми двумя смежными теоретическими шпангоутами (рис.3.).
При этом длина каждого отсека определяется: ,
а его объем: .
Суммируя объемы , можно представить формулу для объемного водоизмещения судна следующим образом: .
Исправленная сумма площадей шпангоутов определяется по следующей зависимости: ,
где - сумма площадей всех шпангоутов; - площади крайнего носового и крайнего кормового шпангоутов.
Аналогичным образом можно получить зависимости для определения объемного водоизмещения судна, если суммировать по высоте объемы его отсеков, заключенных между смежными ватерлиниями: ,
где ; - сумма площадей всех ватерлиний; - площади днища судна и конструктивной ватерлинии.
При отсутствии теоретического чертежа объемное водоизмещение судна можно приближенно определять по его главным размерениям: ,
где L , B , T - соответственно длина, ширина и осадка судна; - коэффициент полноты водоизмещения или общий коэффициент полноты.
Значения коэффициента полноты для различных типов судов принимаются по справочным данным.
Для характеристики распределения сил водоизмещения по длине судна строят специальную эпюру, называемую строевой по шпангоутам (рис.4.).
Для построения этой эпюры горизонтальная линия, выраженная в принятом масштабе теоретическую длину судна, делится на n одинаковых частей, равных числу шпаций на теоретическом чертеже судна.
На перпендикулярах, восстановленных в точках деления, откладывают в определенном масштабе величины площадей погруженных частей соответствующих шпангоутов и концы этих отрезков соединяют плавной линией.
Площадь строевой по шпангоутам равна объему водоизмещения судна.
Так как центр величины судна находится в центре тяжести подводной части судна, а площадь строевой выражает собой объем подводной части, то абсцисса центра тяжести строевой по шпангоутам равна абсциссе центра величины судна.
Аналогичная эпюра, характеризующая распределение сил водоизмещения по высоте судна, называется строевой по ватерлинии (рис.5.).
Площадь строевой по ватерлиниям также равна объемному водоизмещению судна, а ордината ее центра тяжести определяет положение центра величины судна по его высоте.
Остойчивость судна
Остойчивость - способность судна возвращаться в равновесное положение после прекращения действия сил, вызвавших его наклонение.
Наклонение судна может произойти под действием различных сил: давления ветра, давления воды на руль, перемещения груза на судне, приема или снятия части груза, натяжения буксирного троса и др.
Расчет остойчивости имеет своей целью установление условий безопасного плавания судна при действии на него перечисленных сил.
Наклонение судна может произойти в поперечной и продольной плоскостях. Остойчивость судна в поперечном направлении называется поперечной остойчивостью и в продольном направлении - продольной остойчивостью . Наклонение судна в поперечном направлении называется креном и в продольном направлении - дифферентом .
Для примера рассмотрим условия плавания судна, получившего крен или дифферент под действием каких-то внешних сил, не изменивших общего веса судна, например, сил давления ветра (рис.6.), (рис.7.). Будем считать, что все грузы на судне закреплены и на нем не имеется жидких и сыпучих грузов.
Линия пересечения диаметральной плоскости с плоскостью мидель-шпангоута 0 - 0 называется осью плавания . До наклонения судно пересекалось с поверхностью воды по линии , называемой исходной ватерлинией , а после наклонения - по линии , называемой действующей ватерлинией .
Так как вес судна и положение грузов на нем при наклонении не изменились, то центр тяжести судна g останется в той же точке, в которой он был при плавании судна в нормальном положении.
Вследствие изменения формы объема подводной части судна центр величины переместится из точки C в точку C1 .
При малых углах крена (до ) центр величины судна перемещается по дуге окружности с центром в точке m .
Точка m , являющаяся точкой пересечения линии действия силы водоизмещения D на наклоненное судно с осью плавания, называется метацентром (поперечным при крене и продольным при дифференте).
Расстояние между поперечным метацентром и центром величины называется поперечным, или малым, метацентрическим радиусом и обозначается буквой r .
Расстояние между продольным метацентром и центром величины называется продольным, или большим, метацентрическим радиусом и обозначается буквой R .
Расстояния между метацентром и центром тяжести при крене и дифференте судна соответственно называются малой и большой метацентрической высотой и обозначаются буквами h и H : , ,
где a - расстояние между центром тяжести и центром величины судна.
Сила водоизмещения D и вес судна G (рис.6.), (рис.7.) создают момент с плечом gk , который стремится вернуть судно в нормальное положение, т. е. судно будет остойчивым.
Момент сил называется восстанавливающим , а плечо - плечом остойчивости .
На (рис.8.) и (рис.9.) показаны два случая иного взаимного расположения сил D и G , действующих на накрененное судно.
Hа (рис.8.) образуется момент, который стремится опрокинуть судно даже после прекращения действия кренящих сил, т. е. судно будет неостойчивым.
На (рис.9.) силы D и G действуют по одной вертикали, и судно не способно будет вернуться в исходное положение. Оно находится в состоянии безразличного равновесия и также считается неостойчивым.
Как видно из рисунков, остойчивость судна характеризуется местоположением его метацентра.
Если метацентр расположен выше центра тяжести, судно остойчиво, ниже - неостойчиво. Если метацентр и центр тяжести находятся в одной точке, судно находится в состоянии безразличного равновесия.
Восстанавливающий момент при остойчивом положении судна определяется: .
Так как (рис.6.) и (рис.7.), то эта формула называется метацентрической формулой остойчивости при крене.
Аналогичная формула для дифферента имеет вид .
При малых углах крена и дифферента можно принять: и .
Тогда и ,
где и - углы крена и дифферента судна, рад.
Если накрененное судно находится в равновесии, то восстанавливающий момент равен кренящему моменту: , откуда или в градусной мере .
Угол дифферента судна в радианах или в градусах ,
где - дифферентирующий момент.
Определение местоположения центра тяжести, центра величины и метацентра судна
Местоположение различных точек судна рассматривается в системе координатных осей, показанных на (рис.10а.) и (рис.10б.).
За начало координатных осей принимается точка пересечения диаметральной плоскости, плоскости мидель-шпангоута и основной плоскости, проходящей параллельно конструктивной ватерлинии на глубине, равной осадке судна.
Ось X имеет направление и положительное значение от плоскости мидель-шпангоута к носу судна; ось Y - от диаметральной плоскости к правому борту судна; ось Z - от основной плоскости к палубе судна.
Координаты центра тяжести судна на основании известной из теоретической механики теоремы моментов можно вычислить по формулам: , , ,
где Pi - веса отдельных элементов корпуса и оборудования судна; Xi , Yi , Zi - координаты центров тяжести соответствующих весовых элементов судна.
Расчеты по определению координат центра тяжести судна удобно вести в табличной форме по образцу (табл. 1), которая называется весовым журналом . В этот журнал заносятся веса всех элементов самого судна и всех грузов, находящихся на нем.
Таблица 1
Если учесть свойства строевых по шпангоутам и ватерлиниям, то определение местоположения центра величины судна сведется к вычислению абсциссы центра тяжести строевой по шпангоутам и ординаты центра тяжести строевой по ватерлиниям (рис.4.), (рис.5.).
Воспользовавшись известным из статики определением для статического момента площади, можно написать формулы для определения координат центра величины судна: , ,
где wi и wi* - площади частей строевых, заключенных между двумя смежными шпангоутами или ватерлиниями; Xi , Yi , Zi - координаты центров тяжестей соответствующих площадей.
Метацентр судна возвышается над центром величины на высоту, равную метацентрическому радиусу.
Малый и большой метацентрические радиусы можно определить по формулам: , ,
где V - объемное водоизмещение судна; Ix-x , Iy-y - моменты инерции площади ватерлинии относительно продольной и поперечной осей, проходящих через ее центр тяжести.
При наличии теоретического чертежа судна моменты инерции площади ватерлинии, являющейся плоской криволинейной фигурой, определяются по способам, изучаемым в теоретической механике. Если воспользоваться правилом трапеций для определения момента инерции площади ватерлинии относительно продольной оси, можно получить формулу: ,
где - расстояние между шпангоутами на теоретическом чертеже судна; - исправленная сумма кубов ординат ватерлинии на один борт.
,
где Yo , Yn - крайние носовые и кормовые ординаты ватерлинии.
Для частного случая ватерлинии прямоугольного понтона формулы моментов инерции имеют вид: , .
При ориентировочных расчетах можно воспользоваться приближенными формулами для определения местоположения центра тяжести, центра величины и метацентра по высоте судна.
Ордината центра тяжести судна определяется по выражению: ,
где H - высота борта судна; k - практический коэффициент, значение которого для сплавных буксирных катеров лежит в пределах 0,68 - 0,73.
Для вычисления ординаты центра величины рекомендуется формула академика В. Л. Поздюнина: ,
где - коэффициент полноты водоизмещения; a - коэффициент полноты грузовой ватерлинии.
Малый и большой метацентрические радиусы можно вычислить по формулам профессора А. П. Фан-дер-Флита: , .
Изменение остойчивости судна под действием вертикальных сил
При проектировании и эксплуатации лесосплавных судов, а также разнообразных машин и механизмов на плавучих основаниях возникает необходимость решения ряда практических задач, связанных с расчетом остойчивости судна.
Покажем три наиболее характерных случая, когда линия действия вертикальной силы проходит через центр тяжести судна, линия действия вертикальной силы расположена в диаметральной плоскости и линия действия вертикальной силы расположена в плоскости мидель-шпангоута.
1. Линия действия вертикальной силы проходит через центр тяжести судна
Действие вертикальной силы P , приложенной в точке A и направленной сверху вниз, равнозначно приему на судно в эту точку дополнительного груза весом P (рис.11.). Под действием силы P изменяются осадка судна, его водоизмещение, положение центра тяжести и центра величины, а следовательно, и значения начальных ме-тацентрических высот - малой h и большой H .
Окончательные формулы для определения новых значений метацентрических высот имеют вид: , ,
где D - начальное водоизмещение судна; T - начальная осадка судна; Zг - ордината точки приложения силы P ; - приращение осадки судна под действием силы P .
Приращение осадки: ,
где S - площадь ватерлинии.
Действие вертикальной силы P , направленной снизу вверх, равнозначно снятию с судна в точке A груза такого же веса.
Формулы для новых метацентрических высот в этом случае имеют вид: , .
Анализ формул для определения новых метацентрических высот позволяет прийти к весьма важным практическим выводам:
1. Если точка приложения направленной вниз силы P или центр тяжести принимаемого на судно дополнительного груза расположены ниже ватерлинии, остойчивость судна увеличивается; если выше ватерлинии - уменьшается.
2. Если точка приложения направленной вверх силы P или центр тяжести снимаемого с судна груза расположены ниже ватерлинии, остойчивость судна уменьшается; если выше ватерлинии - увеличивается.
2. Линия действия вертикальной силы расположена в диаметральной плоскости судна
Не изменяя равновесия судна, приложим в точке A две вертикальные силы Р1=Р2=P , направленные в противоположные стороны по отношению друг к другу (рис.12.).
Рассмотрим отдельно действие на судно силы P1 , проходящей через его центр тяжести, и пары сил P и P2 .
Под действием силы P1 судно получит дополнительную осадку, что вызовет изменение метацентрических высот. Новое значение большой метацентрической высоты судна H определяется по формеуле представленной ранее.
Действие пары сил P и P2 создает дифферентирующий момент: .
Угол дифферента судна на нос определяется по зависимости: .
Если сила P , приложенная в точке A , направлена снизу вверх, судно получит дифферент на корму на угол: .
Новое значение большой метацентрической высоты H1 в этом случае определять аналогичным образом.
3. Линия действия вертикальной силы расположена в плоскости мидель-шпангоута
Рассуждая таким же образом, как и при решении предыдущей задачи, рассмотрим отдельно действие на судно силы P1 и пары сил P и P2 (рис.13.).
Новое значение малой метацентрической высоты судна h определяется аналогичным образом по формуле, представленной в первом случае.
Кренящий момент: .
Угол крена: . Если приложенная в точке A сила P направлена снизу вверх, то угол крена определяется по зависимости: .
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №12
РАСЧЁТ КООРДИНАТОВ ПОЛНОТЫ КОРПУСА СУДНА И РАБОТА С ТЕОРЕТИЧЕСКИМ ЧЕРТЕЖОМ ЦЕЛЬ : -На основе изучения устройства судна, приобрести практические навыки для определения мореходных качеств судна с использованием полноты площадей корпуса судна.
-Приобрести навыки с расчётами по определению непотопляемости судна.
-Научиться определять масштаб (т.ч.) снимать ординаты ватерлиний по теоретическим шпангоутам -Научиться строить интегральную кривую площадей шпангоутов и строевую по шпангоутам
ВРЕМЯ- 2часа ОТРАБАТЫВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ : .Повторить по конспекту изученные темы. 1 . теоретический чертёж (т.ч.) 3. главные сечения судна 4.система координат судна 5.главные размерения судна. 6.Масштаб Бонжена( Определение объёмного водоизмещения судна.)
ЗАДАНИЕ № 2 Построение интегральной кривой площадей судна по масштабу Бонжана.(строевая по шпангоутам). В зависимости от осадки изменяется погруженная площадь (ω )шпангоута Определить погруженные площади шпангоутов N22,10,18, если судно имеет осадки носом dн=1.0м, dк=5.5м
Строевая по шпангоутам.
Методика расчёта.
1.Выбирают масштаб площадей (для данного задания масштаб площадей = в 1см 20м.кв.)
2. На перпендикулярах откладывают осадки и проводят через них прямую линию(ДВЛ).
3. Из точек пересечения ВЛ с шпангоутом проводят горизонталь до пересечения с кривой по номеру шпангоута.
4.Величину вектора в см. умножаем на масштаб площадей вычисляют площади(ω )и заносят в таблицу dH= ω 2= 6,0м.кв, ω10=36,0 м.кв., ω 18=8,0м.кв. dK= ω 2=2,0 м.кв,
ω 10 = 40,0 м.кв, ω 18=3,0 м.кв
ВЫВОД: площадь и форма строевой по шпангоутам зависят от осадки и дифферента судна.
Разработка теоретического чертежа и расчет водоизмещения судна
Следующим этапом проектирования яхты является разработка теоретического чертежа и расчет водоизмещения. Масштаб теоретического чертежа целесообразно выбрать таким, чтобы впоследствии его можно было использовать также для проектирования общего расположения яхты. Основу чертежа составляет сетка из линий теоретических шпангоутов, ватерлиний, батоксов и рыбин, которые наносят на прозрачную пленку с обратной стороны. Это позволяет в дальнейшем корректировать линии, пользуясь резинкой, без нарушения линий сетки, проведенных с большой точностью.
Сначала вычерчивают контуры бокового профиля и палубы, а также обвод мидель - шпангоута, затем - обводы других теоретических шпангоутов, рыбин и ватерлиний. При проектировании обводов шпангоутов и ватерлиний конструктор преследует цель обеспечения самого благоприятного обтекания корпуса, необходимой остойчивости формы и эстетического внешнего вида судна. Абсолютное выполнение этих условий выражается в точном совпадении предварительно определенного центра тяжести с центром величины подводного объема корпуса по длине, а также в достижении такого водоизмещения, которое было получено из расчета массовой нагрузки.
для железнодорожного транспорта, сертифицированные ВНИИЖТ- "Фаворит К" и "Фаворит Щ", внутренняя и наружная замывка вагонов.
Расчеты и чертежи в любительском судостроении.
Определение объемного водоизмещения и посадки судна. Часть 3
Для того чтобы определить действительный дифферент судна, надо на проекции "бок" последовательно шпангоутам из картона для определения
прочерчивать новые ватерлинии, положения ЦВ близкие к найденной при помощи
кривой водоизмещения, но с дифферентом и для каждой из них найти свое положение ЦВ . Таким последовательным путем мы найдем ватерлинию, при которой ЦВ подводной части лежит на одной вертикали с ЦТ судна, а отсекаемый объем соответствует весовому водоизмещению. Так как при этом полных совпадений по водоизмещению и положению ЦВ не требуется, то обычно достаточно выполнить 2—3 приближения.
Проведение наклонной ВЛ для остроскулого судна.
Новую ватерлинию отмечаем на шпангоутах проекции "корпус" и, вычислив новые площади шпангоутов, строим и затем вырезаем из картона новую строевую.
Построение двух строевых, соответствующих двум ватерлиниям.
На рисунке показано построение двух строевых по шпангоутам. Одна из них построена путем вычисления площадей шпангоутов 0, 2, 5, 6, 8, 10, отсекаемых КВЛ на проекции "корпус", другая — площадей, отсекаемых на шпангоутах 2, 5, 8, 10 проекциями наклонной ВЛ , проведенной под углом 2° к КВЛ . Положение ЦТ строевой при наклонной ВЛ , очевидно, будет ближе к носу, чем ЦТ при КВЛ .
Для облегчения этой работы новую строевую по шпангоутам можно вычерчивать, вычислив любым способом новые площади лишь для трех-четырех шпангоутов, например шпангоутов 2, 5, 8, при этом следует иметь в виду, что ордината строевой, относящаяся к тому сечению корпуса, на котором прежняя и новая ватерлинии пересеклись (в нашем примере между шпангоутами 5 и 6), остается прежней. Вычерчивание новой строевой удобно производить на чертеже первоначальной строевой. В случае наклонного форштевня крайняя носовая точка (в) новой строевой будет находиться несколько дальше, чем у первоначальной строевой.
Ввиду того что наклонные ватерлинии мы проводим на глаз, необходимо наблюдать за тем, чтобы они отсекали объемы такие же (по величине), как и отсекаемые КВЛ . Это можно делать таким путем: после вычерчивания новой строевой нанести на отрезок кальки прибавляемую к прежней строевой площадь А и наложить ее на площадь Oda , отнимаемую от площади прежней строевой.
Обе площади должны быть почти равны по величине. Равенство площадей строевых (а следовательно, и водоизмещении), вырезанных из картона, может быть проверено на чувствительных весах. Заметим, что, пользуясь строевой по шпангоутам, можно вычислить водоизмещение, для этого надо площадь строевой (вычисленную любым способом) помножить на ее масштаб длин (расстояний между шпангоутами) и масштаб площадей шпангоутов. Так, например, если площадь строевой 80 см 2 , масштаб длин принят 1 см—5 см (по отношению к теоретическому чертежу), а масштаб площадей шпангоутов принят 1 см — 20 см 2 (по отношению к площадям шпангоутов, вычисленным по теоретическому чертежу), то водоизмещение равно 80X5x20 = 8000 см 3 . Конечно, для перевода вычисленного таким путем объемного водоизмещения на натуру надо его помножить на масштабное число в кубе чертежа (теоретического), по которому вычислялись площади шпангоутов. Так, если масштаб теоретического чертежа в нашем примере равен 1 : 10, водоизмещение судна равно:
8000 см 3 Х 10 3 = 0,008 м 3 Х 1000 = 8 м 3
Если вычисленный таким путем объем окажется близким (в пределах 3—4,%) к заданному весовому водоизмещению, а ЦТ и ЦВ окажутся на близких (в пределах 3% от длины судна) вертикалях, то проведенную ватерлинию можно принять за окончательную. В противном случае следует провести ватерлинию, ориентируясь на результат, полученный в предыдущем приближении, и повторить все вычисления.
В случае, если представляется возможность, очень полезно изготовить упрощенную модель корпуса, загрузить ее соответствующим образом и, разметив осадку в корме и носу, спустить на воду для определения действительной ватерлинии. Конструкция такой модели понятна из рисунка, в качестве обшивки можно применить пергамент, промасленную бумагу, тонкую фанеру и т. п.
Конструкция модели, служащей для определения статической ватерлинии.
Во избежание ошибок при загрузке модели можно рекомендовать следующие приемы:
1) прочертить снаружи модели на бортах и на днище требующееся положение ЦТ и отложить к носу и корме от него равные расстояния (по 100—200 мм);
2) взвесить полностью законченную модель корпуса и определить недостающий вес;
3) поставить модель на весы так, как это показано на рисунке, уравновесив заранее вес подставки на весах;
Способ определения положения груза в модели.
4) положить в модель недостающий груз и двигать его вдоль модели до тех пор, пока весы не покажут половины величины весового водоизмещения (в масштабе модели); в найденном положении закрепить груз.
Модель должна быть загружена в соответствии с законом механического подобия, а именно: ее водоизмещение должно быть равно водоизмещению судна, деленному на куб масштабного числа модели. Так, если водоизмещение судна 800 кг, а масштаб модели 1 : 10, то водоизмещение модели должно быть равно 800/10 3 = 0,8 кг. Результат испытания такой додели может быть точнее расчета. Модель может быть применена и для проверки поперечной остойчивости судна, если положение ее ЦТ по высоте будет соответствовать положению ЦТ судна.
Читайте также: