В процессе эксплуатации судна часто возникает потребность в быстром определении геометрических характеристик погруженного обема для разных значений осадок. Кривая грузового размера входит в состав КЭТЧ (кривые элементы теоретического чертежа или гидростатические кривые).
Они определяют зависимость от осадки судна элементов погруженного объема корпуса, представляют на общем графике (рис.2).
КЭТЧ входят в состав судовой документации и включают следующие кривые (рис.2):
S(d) - строевая по ватерлиниям;
хf (d)- кривая абсциссы геометрического центра площади ватерлинии;
Jx(d) - кривая поперечного момента инерции площади ватерлинии;
Jyf (d) - кривая продольного момента инерции площади ватерлинии;
V(d) - кривая объемного водоизмещения;
Δ (d) - грузовой размер;
xс(d) - кривая абсциссы ЦВ судна;
zc(d) -кривая аппликаты ЦВ судна;
qсм(d) - число тонн, изменяющих среднюю осадку на 1 см;
α (d) -коэффициент полноты ватерлинии;
b (d) - коэффициент полноты площади мидель-шпангоута;
d (d) - коэффициент общей полноты судна.
Вместо Jx(d) и Jyf (d) или наряду с ними строят графики r(d), R(d) и zm(d), характеризующие изменение с осадкой судна величин,
; 
; zm = zc + r,
именуемых соответственно поперечными и продольными метацентрическими радиусами, аппликатой поперечного метацентра.
Рисунок 2 − Кривые элементов теоретического чертежа
траулера типа «Прометей»
Кривая объемного водоизмещения V(d) и (грузовой размер Δ (d)) представлена кривой, определяющей водоизмещение судна. Порядок определения водоизмещения по осадке судна понятен из рисунка 3. По ней можно решить и обратную задачу – по водоизмещению найти осадку судна.
Свойства кривой водоизмещения:
-ордината кривой с учетом масштаба равна площади под строевой по ватерлиниям соответствующей данной осадке; тангенс угла между касательной к кривой водоизмещения и осью осадок d равен соответствующей ординате строевой по ватерлиниям;
-отношение отрезка АВ на оси осадок к величине осадки ОА судна (рис.3) равно коэффициенту вертикальной полноты судна по данную ватерлинию; на рисунке 3, точка В определяется пересечением касательной к кривой V(d) в точке D с осью осадок;
-площадь под кривой водоизмещения (ОДС) равна с учетом масштаба статическому моменту объема V относительно ОП Мxoy.
Связь между водоизмещением и осадкой может быть представлена в виде номограммы (рис.4), называемой грузовой шкалой. На ее вертикальных шкалах откладываются водоизмещение в пресной и морской воде, дедвейт, осадка, число тонн на 1 см осадки (qсм), момент, дифферентующий судно на 1 см (mД), и другие параметры. Зная одну из перечисленных величин и отметив ее на соответствующей шкале, снимают с остальных шкал искомые значения.
Рисунок 3 − Кривая объемного Рисунок 4− Грузовая шкала
водоизмещения
Из первого условия равновесия следует, что плавучесть судна обеспечивается возможностью уравновесить силу тяжести Р силой плавучести γV. Поэтому величина силы плавучести может быть принята в качестве меры плавучести судна. Поскольку удельный вес воды γ изменяется в очень узких пределах, практически мерой плавучести судна может являться объемное водоизмещение V, т.е погруженный объем корпуса. Его можно рассматривать как израсходованную плавучесть на компенсацию силы тяжести судна. Плавающее судно располагает и неизрасходованной плавучестью, определяемой непроницаемым для воды объемом корпуса, находящимся выше ватерлинии. Этот объем носит название запаса плавучести.
Количество груза, которое можно принять на судно до предельного погружения, превышение которого опасно или недопустимо, называют эффективным запасом плавучести.
Необходимо помнить, что кривыми элементов теоретического чертежа и грузовой шкалой можно пользоваться только при посадке судна прямо и на ровный киль ( Q =0, Y =0).
Методика выполнения работы и оформление результатов
Путем испытаний модели судна построить его грузовой размер и кривую запаса плавучести в диапазоне осадок. Нагружение модели производить ступенчато. Количество экспериментальных точек (пар величин – масс груза и осадок), должно быть максимальным в рамках отведенного на работу времени, но не менее пяти.
Исходные данные:
- тип судна, размеры ( L, В, d) при плавании в полном грузу;
- вес порожней модели Δn.м (все исходные данные содержатся в паспорте модели);
- плотность воды в условиях модельного эксперимента ρм = 1 т/м3;
- грузовой размер строится для ρ = 1 т/м3
В качестве заданного принимается дифферент, соответствующий посадке порожней модели с минимальным выравнивающим крен грузом в трюме.
Последовательность работы:
1. Подлежащая испытаниям модель судна с достаточной точностью взвешивается на весах.
2. Модель судна помещается в ванну с водой.
3. В трюм модели опускается самый минимальный (взвешенный) груз и производится выравнивание модели по крену.
4. Для полученной посадки модели определяют погрешность и находят дифферент модели: Df = dн – dк который в дальнейшем рассматривается как заданный.
5. Путем ступенчатого нагружения модели с одновременным снятием осадок модели на миделе d и записи веса Р загруженных в модель грузов, доводим нагрузку модели судна до положения, когда высота надводного борта на миделе будет не более минимальной (около 3 мм).
6. Модель судна разгрузить до начального водоизмещения.
Рекомендации по обработке и оформлению полученных результатов:
1. Вычислить исходные данные для построения грузового размера:
а) водоизмещения и осадки судна, соответствующие нагружениям модели;
б) все расчеты свести в таблицу.
2. Экспериментальные точки нанести на график Δ ( d).
3. Найти максимальную случайную погрешность определения осадки δd и оценить ее существенное влияние на расчеты.
4. Построить грузовой размер и кривую запаса плавучести (см. рис. 5).
5. Модель судна перевести в режим хранения.
6. Составить отчет о лабораторной работе.
Рисунок 5 - Образец диаграмм грузового размера и запаса плавучести судна
Вопросы для самоконтроля и защиты работы
1. Что изображается на теоретическом чертеже?
2. Назовите проекции теоретического чертежа и нарисуйте их.
3. Что такое теоретическая поверхность?
4. Дайте определение главных (базовых) плоскостей и какие координатные оси располагаются на них.
5. Где располагаются носовые и кормовые перпендикуляры?
6. Дайте определение осадки судна, (осадок носом и кормой, средней), а также длин судна.
7. Что означает судно порожнем?
8. Какие нагрузки составляют дедвейт судна?
9. Что представляет собой конструктивная ватерлиния?
10. Что такое ватерлиния?
11. Перечислите состав КЭТЧ.
12. Что представляют собой запас плавучести и эффективный запас плавучести.
Литература: [1] §1; 3.1; 3.2; 3.3; 3.4.6,
[4] стр.35-53.
Лабораторная работа №2
Определение метацентрической высоты и координат центра тяжести судна путем кренования.
Цель работы – получить навыки в определении поперечной метацентрической высоты и координат цента тяжести судна. Испытания проводят на модели судна, помещенной в наполненную водой ванну. В процессе выполнения работы дополнительно используют тарированные грузы для сосдания кренящих моментов модели.
Материалы и оборудование.
В работе используются (рис.1):
- ванна, заполненная водой;
- модель судна;
- грузы для кренования;
- устройство для измерения углов крена;
- весы и линейка.
Для теоретических расчетов и сравнения результатов опыта с расчетными данными используются:
- паспорт модели судна;
- кривые элементов теоретического чертежа судна;
- диаграмма посадок.
Дата: 2018-11-18, просмотров: 1041.
