Для определения посадки и остойчивости судна при произвольном перемещении грузов необходимо рассмотреть раздельно вертикальное, поперечное горизонтальное и продольное горизонтальное перемещение.
Необходимо помнить, что вначале следует выполнить расчеты, связанные с изменением остойчивости (вертикальное перемещение, подъем груза)
Вертикальное перемещение груза (рис.6) из точки 1 в точку 2 не создает момента, способного наклонить судно, и следовательно, его посадка не меняется (если только остойчивость судна при этом остается положительной). Такое перемещение приводит только к изменению по высоте положения центра тяжести судна. Можно сделать вывод, что данное перемещение приводит к изменению остойчивости нагрузки при неизменной остойчивости формы. Перемещение центра тяжести определяется по известной теореме теоретической механики:
δzg = 
(z2 – z1),
где m – масса перемещаемого груза,
Δ – масса судна,
z1 и z2 – аппликаты ЦТ груза до и после перемещения.
Приращение метацентрических высот составит:
δh = δН = – δzg= – (z2 – z1).
Судно после перемещения груза будет иметь поперечную метацентрическую высоту:
h1 = h + δh.
Вертикальное перемещение груза не приводит к значительному изменению продольной метацентрической высоты, ввиду малости δН по сравнению с величиной Н.
Рисунок 6 – Вертикальное Рисунок 7 – Поперечное горизонтальное
перемещение груза перемещение груза
Подвешенные грузы появляются на судне в результате подъема груза из трюма на палубу, приемом улова, выборкой сетей с помощью грузовых стрел и т.п. Влияние на остойчивость судна подвешенный груз (рис.6) оказывает аналогично вертикально перемещенному, только изменение остойчивости происходит мгновенно в момент отрыва его от опоры. При подъеме груза, когда натяжение в шкентеле станет равным весу груза, происходит мгновенное перемещение центра тяжести груза из точки 1 в точку подвеса (точку 2) и дальнейший подъем не будет оказывать влияние на остойчивость судна.
Оценить изменение метацентрической высоты можно по формуле
δh = – l,
где l = (z2 – z1) – первоначальная длина подвеса груза.
На небольших судах, в условиях пониженной остойчивости, подъем груза судовыми стрелами может представлять значительную опасность.
Поперечное горизонтальное перемещение груза массой m (рис.7) приводит к изменению крена судна в результате возникающего момента m кр с плечом (y2 – y1)cosΘ.
m кр = m (y2 – y1) cosΘ = m ly cosΘ,
где y1 и y2 – ординаты положения ЦТ груза до и после перемещения.
Учитывая равенство кренящего mкр и восстанавливающего моментов mΘ, используя метацентрическую формулу остойчивости, получим: Δh sinΘ = m ly cosΘ, откуда
tgΘ = m ly /Δh.
Учитывая, что углы крена небольшие, можно считать, что
tgΘ = Θ = Θ0/57,30,
и формула примет вид:
Θ0 = 57,30 m ly /Δh.
Если до перемещения груза судно имело крен, то в данной формуле угол следует рассматривать как приращение δΘ0
Продольное горизонтальное перемещение груза (рис.8) приводит к изменению дифферента судна и поперечной метацентрической высоты. По аналогии с предыдущим случаем при МΨ = Мдиф, получим:
tg Ψ = m lх /ΔН, или
Ψ0 = 57,30 m lх /ΔН.
На практике продольные наклонения чаще оценивают величиной дифферента Df = Ψ0 L /57,30, тогда
Df = m lх L /ΔН,
где L – длина судна.
Используя момент, дифференующий судно на 1 см (входящий в состав грузовой шкалы и КЭТЧ),
mД = 0,01 γV Н/ L (кН м/см) ;
mД = 0,01 ΔН/ L = 0,01 ΔR / L (т м/см),
так как Н » R, получим
Df = m lх / mД (см).
Изменение осадок при продольном перемещении груза:
δdн = (0,5L – xf ) Df/ L,
δdк = – (0,5L + xf ) Df/ L.
Тогда новые осадки судна будут:
dн = d + δdн = d + (0,5L – xf ) Df/ L,
dк = d + δdк = d – (0,5L + xf ) Df/ L;
где xf – абсцисса оси продольных наклонений.
Рисунок 8 – Продольное горизонтальное перемещение груза
Методика выполнения работы и оформление результатов
На одной из моделей судов с принятыми крен-балластами и грузом известной массы, определить посадку модели, а также провести опыт кренования и рассчитать метацентрическую высоту с оценкой погрешностей и качества опыта.
Исходные данные:
- вес порожней модели Δn.м (все исходные данные содержатся в паспорте модели);
- масса каждого из 4-х крен-балластов;
- величины 4-х плеч на которые перемещают крен-балласт;
- масса груза, который перемещают в процессе опыта.
Последовательность работы:
1. Подлежащая испытаниям модель судна с достаточной точностью взвешивается на весах.
2. Модель судна помещается в ванну с водой.
3. Определяется метацентрическая высота модели способом кренования (см. лабораторную работу №2).
4. Перемещается груз известной массы. Перемещение производится:
- вертикальное,
- горизонтально продольное,
- горизонтально поперечное.
5. Для каждого перемещения замеряют метацентрическую высоту способом кренования и замеряют посадку судна.
6. Модель судна разгружают до начального водоизмещения и устанавливают на кильблоки.
Рекомендации по обработке и оформлению полученных результатов:
Отчет должен содержать:
- задание на работу;
- необходимые теоретические сведения;
- данные о прямых измерениях необходимых величин и их погрешностях;
- данные о значениях снятые с информация из паспорта модели;
- расчеты с составлением таблиц, графиков;
- выводы по результатам проведенных опытов.
Вопросы для самоконтроля и защиты работы
1.В чем заключается особенность изменения остойчивости при подъеме подвешенного груза? Изменяется ли остойчивость в процессе подъема груза?
2.Как изменится поперечная метацентрическая высота судна массой 350 т после перемещения во время ремонта главного двигателя массой 15 т из машинного отделения, где аппликата его центра тяжести 2 м, и установки его на палубу с аппликатой 4,5 м?
3.Определить изменение поперечной метацентрической высоты судна массой 400 т при подъеме грузовой стрелой груза массой 5 т на высоту 5 м. Первоначальная аппликата центра тяжести груза 1 м, аппликата нока стрелы 10 м.
4.При определении новых осадок при продольном перемещении груза необходимо знание значения xf. Каким образом определяется xf.
Литература: [1] стр.86-97,
[4] стр.65-77
Лабораторная работа №4
Дата: 2018-11-18, просмотров: 708.
