Расчеты по статике корабля

· Расчет продольного спуска.

· Создание повреждения судна и расчет элементов поврежденного судна.

В ходе выполнения данной работы необходимо построить теоретический чертеж корпуса судна. Для построения корпуса и контуров штевней составляем таблицу основных абсцисс, ординат и аппликат. В исходной таблице даны значения безразмерных абсцисс, ординат и аппликат корпуса судна.

При составлении таблиц использованы следующие обозначения:

П - ординаты линии борта главной палубы;

Z_п - аппликаты линии борта главной палубы;

Z₁ - аппликаты контуров шпангоутов на первом батоксе;

Z₂ - аппликаты контуров шпангоутов на втором батоксе;

Z_ф - аппликата точки пересечения контура форштевня с верхней палубой;

Z_а - аппликата точки пересечения контура ахтервтевня с верхней палубой;

X_ф - абсциссы контура форштевня, отсчитываемые от нулевого шпангоута: положительные в нос, отрицательные в корму;

X_а - абсциссы контура ахтерштевня, отсчитываемые от десятого шпангоута: положительные в нос, отрицательные в корму.

Затем составляем таблицу, аналогичную приведенной в задании, но содержащую размерные величины абсцисс, ординат и аппликат. По данным заполненной таблицы строим теоретический чертеж корпуса судна.

1. Исходные данные

Вариант О; длинна L=150м; ширина В=18м; осадка Т=9,4м; масштаб 1:200.

Таблица 1.1 Исходная безразмерная таблица плазовых ординат

Рис. 1.1 Корпус теоретического чертежа

2. Расчет и построение теоретического чертежа

При составлении таблиц 1.1 и 2.1 использованы следующие обозначения:

- ординаты шпангоутов на соответствующих ватерлиниях

;

- ординаты линии борта главной палубы

;

- аппликаты линии борта главной палубы

;

- аппликаты контуров шпангоутов на первом батоксе

;

- аппликаты контуров шпангоутов на втором батоксе

;

- аппликата точки пересечения контура форштевня с верхней палубой

;

-аппликата точки пересечения контура ахтерштевня с верхней палубой

;

- абсциссы контура форштевня, отсчитываемые от нулевого шпангоута: положительные в нос, отрицательные в корму

;

- абсциссы контура ахтерштевня, отсчитываемые от десятого шпангоута: положительные в нос, отрицательные - в корму

Батоксы I и II делят полушироту В_мах/2 на три равные части.

Ватерлинии делят осадку на несколько равных частей (Т/№ГВЛ).

Для заданного варианта теоретического чертежа (Б) и известных главных размерений (L, В, T) составляется таблица 2.1, аналогичная таблице 1.1, но содержащая размерные величины абсцисс, ординат и аппликат, вычисленных согласно приведенным выше обозначениям.

По данным заполненной таблицы 2.1 можно определить главные размерения судна (рис. 2.1), а именно:

- длина наибольшая

м,

- длина по ГВЛ

м,

- высота борта на миделе

- ширина по ГВЛ

Рис. 2.1 Главные размерения

Результаты расчетов заносим в сводную таблицу 2.2.

Значения абсцисс, ординат и аппликат, вносимых в таблицу 2.1, должны быть даны с точностью до 0,001 м. При составлении таблиц должны быть указаны размерности записываемых величин.

плазовый судно крен непотопляемость

Таблица 2.1 Таблица плазовых ординат

№ ВЛ	Ординаты, м	Xф, м	Xа, м
	Номера теоретических шпангоутов
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
0	-	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	-	-15,000	6,945
1	-	3,681	7,650	8,901	8,901	8,901	8,901	8,793	7,074	1,863	-	-5,850	6,945
2	-	4,365	8,181	9,000	9,000	9,000	9,000	9,000	8,100	3,213	-	-3,570	6,945
3	-	4,806	8,433	9,000	9,000	9,000	9,000	9,000	8,640	4,347	-	-2,520	8,400
4	-	5,112	8,640	9,000	9,000	9,000	9,000	9,000	8,883	5,301	-	-1,680	6,525
5	-	5,418	8,739	9,000	9,000	9,000	9,000	9,000	9,000	6,048	-	-0,900	5,400
6 ГВЛ	0,000	5,724	8,829	9,000	9,000	9,000	9,000	9,000	9,000	6,696	0,000	0,000	0,000
7	0,288	6,030	8,910	9,000	9,000	9,000	9,000	9,000	9,000	7,209	1,890	0,855	-2,820
П	0,873	6,390	8,595	9,000	9,000	9,000	9,000	9,000	9,000	7,479	3,204	2,190	-4,125
Zп	13,470	12,793	12,126	11,590	11,224	11,054	11,261	11,393	11,797	12,051	12,352	Zф, м	Zа, м
Z1	-	0,649	0,094	0,094	0,094	0,094	0,094	0,094	0,094	2,914	12,192
Z2	-	10,791	0,188	0,188	0,188	0,188	0,188	0,188	0,959	7,708	-	13,602	12,446

Таблица 2.2 Главные размерения судна

Вариант задания	О
Длина наибольшая:	Lmax, м	156,315
Длина по ГВЛ	L_ГВЛ, м	150,0
Длина между перпендикулярами:	Lpp, м	150,0
Ширина наибольшая	Bmax, м	18,0
Ширина по ГВЛ	В_ГВЛ, м	18,0
Высота борта на миделе:	H, м	11,054
Осадка судна:	T, м	9,4
Теоретическая шпация:	dL, м	15,0

Таблица 2.3 Погибь бимсов

, м
0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
0,035	0,256	0,344	0,360	0,360	0,360	0,360	0,360	0,360	0,299	0,128

3. Кривые теоретического чертежа

Значительная часть расчетов статики корабля заключается в вычислении определенных интегралов, выражающих площади, объемы, статические моменты и т.д. Для уменьшения расчетов в данной курсовой работе принята разбивка на 10 теоретических шпаций. В курсовой работе приведены расчетные схемы, и таблицы для правила трапеций.

Кривые элементов теоретического чертежа представляют собой графическое изображение в зависимости от осадки следующих элементов плавучести и начальной остойчивости судна (рис.3.2).

3.1 Площадей ватерлиний (строевая по ватерлиниям)

3.2 Абсцисс центра тяжести площадей ватерлиний:

3.3 Моментов инерции площадей ватерлиний относительно продольной оси ОЛ:

3.4 Моментов инерции площадей ватерлиний относительно поперечной оси, проходящей через их ЦТ:

-где

момент инерции площадей ватерлиний относительно поперечной координатной оси.

3.5 Объемного водоизмещения (грузовой размер):

3.6 Абсцисс центра величины:

3.7 Возвышения центра величины над основной:

3.8 Поперечных метацентрических радиусов:

3.9 Продольных метацентрических радиусов:

3.10 Возвышений поперечного метацентра;

Вначале по приближенным правилам трапеций определяются основные части элементов площади ватерлиний, а затем рассчитываются поправки, учитывающие истинную длину ватерлиний.

Все сечения корпуса представляют собой площади, ограниченные кривыми, или объемы, ограниченные криволинейными поверхностями. Для вычисления этих площадей и объемов применяют метод трапеций.

При вычислении площадей, длина основания l разделяется на n равных частей, и из точек деления восстанавливаются перпендикуляры y₀, y₁ … y_n_-1, y_n (рис. 3.1). Длина единичного участка Дl = l/n.

Площадь фигуры оказалась разбитой на участки, ограниченные с трех сторон отрезками (Дl, y_i_-1, y_i), а с четвертой - участком кривой, которую на данном участке с небольшой погрешностью можно заменить прямой. Тогда площадь отдельного i-того участка

а i+1-го участка

Общая площадь фигуры

Подставим в эту формулу выражения для площадей отдельных участков

Окончательно

где = (у₀+ у_n)/2 - поправка.

Выражение для вычисления объемов фигур по методу трапеций будет иметь вид

где: s_i - площади сечений, = (s₀+ s_n)/2 - поправка.

Вычисления по правилу трапеций с одиннадцатью ординатами приведены в таблицах 3.1ч3.7.

Таблица 3.1 Расчет элементов площади ВЛ по методу трапеций

0 Ватерлиния
N шп.					5-6	7х3	5³	6³	4	4
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
0	10	5	25	-	-	-	-	-	-	-	-
1	9	4	16	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000
2	8	3	9	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000
3	7	2	4	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000
4	6	1	1	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000
5	0	0	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000
Суммы сверху	0,000		0,000	0,000	0,000
Поправки	0,000		0,000	0,000	0,000
Суммы исправленные	0,000		0,000	0,000	0,000
	м²
	м³
	м⁴
	м⁴
1 Ватерлиния
N шп.					5-6	7х3	5³	6³	4	4
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
0	10	5	25	-	-	-	-	-	-	-	-
1	9	4	16	3,681	1,863	1,818	7,272	49,87667	6,466043	14,724	7,452
2	8	3	9	7,65	7,074	0,576	1,728	447,6971	353,9934	30,6	28,296
3	7	2	4	8,901	8,793	0,108	0,216	705,2067	679,8471	35,604	35,172
4	6	1	1	8,901	8,901	0,000	0,000	705,2067	705,2067	35,604	35,604
5	0	0	8,901	8,901	0,000	705,207	0,000
Суммы сверху	64,665		9,216	4358,707	223,056
Поправки	2,772		3,636	28,171	11,088
Суммы исправленные	61,893		5,580	4330,536	211,968
	1856,790 м²
	2511,000 м³
	м⁴
	м⁴
2 Ватерлиния
N шп.					5-6	7х3	5³	6³	4	4
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
0	10	5	25	-	-	-	-	-	-	-	-
1	9	4	16	4,365	3,213	1,152	4,608	83,167	33,169	17,460	12,852
2	8	3	9	8,181	8,100	0,081	0,243	547,544	531,441	32,724	32,400
3	7	2	4	9,000	9,000	0,000	0,000	729,000	729,000	36,000	36,000
4	6	1	1	9,000	9,000	0,000	0,000	729,000	729,000	36,000	36,000
5	0	0	9,000	9,000	0,000	729,000	0,000
Суммы сверху	68,859		4,851	4840,322	239,436
Поправки	3,789		2,304	58,168	15,156
Суммы исправленные	65,070		2,547	4782,153	224,280
	1952,100 м²
	1146,150 м³
	м⁴
	м⁴
3 Ватерлиния
N шп.					5-6	7х3	5³	6³	4	4
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
0	10	5	25	-	-	-	-	-	-	-	-
1	9	4	16	4,806	4,347	0,459	1,836	111,007	82,143	19,224	17,388
2	8	3	9	8,433	8,640	-0,207	-0,621	599,717	644,973	33,732	34,560
3	7	2	4	9,000	9,000	0,000	0,000	729,000	729,000	36,000	36,000
4	6	1	1	9,000	9,000	0,000	0,000	729,000	729,000	36,000	36,000
5	0	0	9,000	9,000	0,000	729,000	0,000
Суммы сверху	71,226		1,215	5082,839	248,904
Поправки	4,577		0,918	96,575	18,306
Суммы исправленные	66,650		0,297	4986,264	230,598
	1999,485 м²
	133,650 м³
	м⁴
	м⁴
4 Ватерлиния
N шп.					5-6	7х3	5³	6³	4	4
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
0	10	5	25	-	-	-	-	-	-	-	-
1	9	4	16	5,112	5,301	-0,189	-0,756	133,590	148,961	20,448	21,204
2	8	3	9	8,640	8,883	-0,243	-0,729	644,973	700,937	34,560	35,532
3	7	2	4	9,000	9,000	0,000	0,000	729,000	729,000	36,000	36,000
4	6	1	1	9,000	9,000	0,000	0,000	729,000	729,000	36,000	36,000
5	0	0	8,901	8,901	0,000	705,207	0,000
Суммы сверху	72,837		-1,485	5249,667	255,744
Поправки	5,207		-0,378	141,275	20,826
Суммы исправленные	67,631		-1,107	5108,392	234,918
	2028,915 м²
	-498,150 м³
	м⁴
	м⁴
5 Ватерлиния
N шп.					5-6	7х3	5³	6³	4	4
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
0	10	5	25	-	-	-	-	-	-	-	-
1	9	4	16	5,418	1,863	3,555	14,220	159,044	6,466	21,672	7,452
2	8	3	9	8,739	9,000	-0,261	-0,783	667,398	729,000	34,956	36,000
3	7	2	4	9,000	9,000	0,000	0,000	729,000	729,000	36,000	36,000
4	6	1	1	9,000	9,000	0,000	0,000	729,000	729,000	36,000	36,000
5	0	0	9,000	9,000	0,000	729,000	0,000
Суммы сверху	70,020		13,437	5206,908	244,080
Поправки	3,641		7,110	82,755	14,562
Суммы исправленные	66,380		6,327	5124,153	229,518
	1991,385 м²
	2847,150 м³
	м⁴
	м⁴
6 Ватерлиния
N шп.					5-6	7х3	5³	6³	4	4
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
0	10	5	25	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000
1	9	4	16	5,724	1,863	3,861	15,444	187,542	6,466	22,896	7,452
2	8	3	9	8,829	9,000	-0,171	-0,513	688,232	729,000	35,316	36,000
3	7	2	4	9,000	9,000	0,000	0,000	729,000	729,000	36,000	36,000
4	6	1	1	9,000	9,000	0,000	0,000	729,000	729,000	36,000	36,000
5	0	0	9,000	9,000	0,000	729,000	0,000
Суммы сверху	70,416		14,931	5256,240	245,664
Поправки	0,00		7,722	97,004	15,174
Суммы исправленные	70,416		7,209	5159,236	230,490
	2112,480 м²
	3244,050 м³
	м⁴
	м⁴
7 Ватерлиния
N шп.					5-6	7х3	5³	6³	4	4
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
0	10	5	25	0,288	1,890	-1,602	-8,010	0,024	6,751	1,152	7,560
1	9	4	16	6,030	7,209	-1,179	-4,716	219,256	374,649	24,120	28,836
2	8	3	9	8,910	9,000	-0,090	-0,270	707,348	729,000	35,640	36,000
3	7	2	4	9,000	9,000	0,000	0,000	729,000	729,000	36,000	36,000
4	6	1	1	9,000	9,000	0,000	0,000	729,000	729,000	36,000	36,000
5	0	0	9,000	9,000	0,000	729,000	0,000
Суммы сверху	78,327		-12,996	5682,029	277,308
Поправки	1,089		-4,005	3,388	4,356
Суммы исправленные	77,238		-8,991	5678,641	272,952
	2317,140 м²
	-4045,950 м³
	м⁴
	м⁴

Расчет поправок к элементам ватерлиний производится в табл. 3.2 по формулам для (носовой части):

; ;

; .

Аналогичные формулы используются для поправок в кормовой части (табл.3.3).

Таблица 3.2 Поправки к элементам площадей ВЛ (носовая часть)

N вл.	м	м	3-2, м	м	4х5, м²	2+4	6х7, м³	7²	6х9, м⁴	5²/2	6х11, м⁴
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
0	60,000	60,000	0,000	0,000	0,000	60,000	0,000	3600,000	0,000	0,000	0,000
1	60,000	69,150	9,150	5,157	47,187	63,050	2975,112	3975,303	187580,810	8,865	418,303
2	60,000	71,430	11,430	6,958	79,530	63,810	5074,805	4071,716	323823,337	16,138	1283,448
3	60,000	72,480	12,480	8,085	100,901	64,160	6473,795	4116,506	415358,708	21,789	2198,535
4	60,000	73,320	13,320	8,759	116,670	64,440	7518,207	4152,514	484473,263	25,573	2983,641
5	60,000	74,100	14,100	9,237	130,242	64,700	8426,638	4186,090	545203,478	28,441	3704,168
6	75,000	75,000	0,000	0,000	0,000	75,000	0,000	5625,000	0,000	0,000	0,000
7	75,000	75,855	0,855	0,723	0,618	75,285	46,539	5667,831	3503,655	0,174	0,108

Таблица 3.3 Поправки к элементам площадей ВЛ (кормовая часть)

N вл.	м	м	3-2, м	м	4х5, м²	2+4	6х7, м³	7²	6х9, м⁴	5²/2	6х11, м⁴
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
0	60,000	68,055	8,055	0,000	0,000	62,685	0,000	3929,409	0,000	0,000	0,000
1	60,000	68,055	8,055	5,157	41,540	62,685	2603,912	3929,409	163226,225	8,865	368,244
2	60,000	68,055	8,055	6,958	56,047	62,685	3513,287	3929,409	220230,381	16,138	904,477
3	60,000	66,600	6,600	8,085	53,361	62,200	3319,054	3868,840	206445,171	21,789	1162,687
4	60,000	68,475	8,475	8,759	74,233	62,825	4663,658	3946,981	292994,338	25,573	1898,375
5	60,000	69,600	9,600	9,237	88,675	63,200	5604,273	3994,240	354190,031	28,441	2521,987
6	75,000	75,000	0,000	0,000	0,000	75,000	0,000	5625,000	0,000	0,000	0,000
7	75,000	77,820	2,820	0,723	2,039	75,940	154,831	5766,884	11757,868	0,174	0,355

Таблица 3.6 Расчет метацентрических радиусов и возвышения поперечного метацентра

N вл.	, м⁴	, м⁴	, м³	2/4, м	2/4, м	,м	5+7, м
1	2	3	4	5	6	7	8
0	0,000	-	0,000	?	?	-	?
1	4,409 х10⁴	1,614Ч10⁶	1523,340	28,943	1059,514	1,567	30,510
2	5,001 х10⁴	1,834Ч10⁶	4681,331	10,683	391,769	2,114	12,797
3	5,322 х10⁴	1,967Ч10⁶	8002,366	6,651	245,802	2,868	9,519
4	5,596 х10⁴	2,068Ч10⁶	11426,867	4,897	180,977	3,656	8,553
5	5,747 х10⁴	2,079Ч10⁶	14895,651	3,858	139,571	4,446	8,304
6	5,159 х10⁴	1,551Ч10⁶	18280,389	2,822	84,845	5,215	8,037
7	5,679 х10⁴	1,838Ч10⁶	21750,862	2,611	84,502	6,014	8,625

4. Расчет масштаба Бонжана. Расчет водоизмещения и абсциссы центра величины для судна, плавающего с дифферентом

Масштабом Бонжана называется совокупность кривых для всех шпангоутов (рис.4.1). Масштаб Бонжана используется для определения водоизмещения и абсциссы центра величины , а также для некоторых других расчетов при наличии значительных дифферентов. Площадь шпангоута определяется по формуле:

Расчеты производятся по правилу вычисления интегралов с переменным верхним значением с использованием правила трапеций (табл. 4.1ч4.3).

Таблица 4.1 Расчет масштаба Бонжана по правилу трапеций м

N вл.	Номер шпангоута
	0
	, м		3Ч, м
0	-	-	-
1	-	-	-
2	-	-	-
3	-	-	-
4	-	-	-
5	-	-	-
6	0,000	0,000	0,000
7	0,288	0,288	0,639
	м² м²
N вл.	Номер шпангоута
	1
	, м		3Ч, м
1	2	3	4
0	0,000	0,000	0,000
1	3,681	3,681	8,172
2	4,365	11,727	26,034
3	4,806	20,898	46,394
4	5,112	30,816	68,412
5	5,418	41,346	91,788
6	5,724	52,488	116,523
7	6,030	64,242	142,617
	м² м²
N вл.	Номер шпангоута
	2
	, м		3Ч, м
1	2	3	4
0	0,000	0,000	0,000
1	7,650	7,650	16,983
2	8,181	23,481	52,128
3	8,433	40,095	89,011
4	8,640	57,168	126,913
5	8,739	74,547	165,494
6	8,829	92,115	204,495
7	8,910	109,854	243,876
	м² м²
N вл.	Номер шпангоута
	3
	, м		3Ч, м
1	2	3	4
0	0,000	0,000	0,000
1	8,901	8,901	19,760
2	9,000	26,802	59,500
3	9,000	44,802	99,460
4	9,000	62,802	139,420
5	9,000	80,802	179,380
6	9,000	98,802	219,340
7	9,000	116,802	259,300
	м² м²
N вл.	Номер шпангоута
	4
	, м		3Ч, м
1	2	3	4
0	0,000	0,000	0,000
1	8,901	8,901	19,760
2	9,000	26,802	59,500
3	9,000	44,802	99,460
4	9,000	62,802	139,420
5	9,000	80,802	179,380
6	9,000	98,802	219,340
7	9,000	116,802	259,300
	м² м²
N вл.	Номер шпангоута
	5
	, м		3Ч, м
0	0,000	0,000	0,000
1	8,901	8,901	19,760
2	9,000	26,802	59,500
3	9,000	44,802	99,460
4	9,000	62,802	139,420
5	9,000	80,802	179,380
6	9,000	98,802	219,340
7	9,000	116,802	259,300
	м² м²
N вл.	Номер шпангоута
	6
	, м		3Ч, м
1	2	3	4
0	0,000	0,000	0,000
1	8,901	8,901	19,760
2	9,000	26,802	59,500
3	9,000	44,802	99,460
4	9,000	62,802	139,420
5	9,000	80,802	179,380
6	9,000	98,802	219,340
7	9,000	116,802	259,300
	м² м²
N вл.	Номер шпангоута
	7
	, м		3Ч, м
1	2	3	4
0	0,000	0,000	0,000
1	8,793	8,793	19,520
2	9,000	26,586	59,021
3	9,000	44,586	98,981
4	9,000	62,586	138,941
5	9,000	80,586	178,901
6	9,000	98,586	218,861
7	9,000	116,586	258,821
	м² м²
N вл.	Номер шпангоута
	8
	, м		3Ч, м
1	2	3	4
0	0,000	0,000	0,000
1	7,074	7,074	15,704
2	8,100	22,248	49,391
3	8,640	38,988	86,553
4	8,883	56,511	125,454
5	9,000	74,394	165,155
6	9,000	92,394	205,115
7	9,000	110,394	245,075
	м2 м2
N вл.	Номер шпангоута
	9
	, м		3Ч, м
1	2	3	4
0	0,000	0,000	0,000
1	1,863	1,863	4,136
2	3,213	6,939	15,405
3	4,347	14,499	32,188
4	5,301	24,147	53,606
5	6,048	35,496	78,801
6	6,696	48,240	107,093
7	7,209	62,145	137,962
	м² м²
N вл.	Номер шпангоута
	10
	, м		3Ч, м
1	2	3	4
0	-	-	-
1	-	-	-
2	-	-	-
3	-	-	-
4	-	-	-
5	-	-	-
6	0,000	0,000	0,000
7	1,890	1,890	4,196
	м² м²

Для определения водоизмещения и абсциссы центра величины судна, имеющего дифферент, необходимо рассчитать осадку носом и кормой по формулам:

м,

-где

м - осадка судна на миделе;

м - абсцисса центра тяжести площади ВЛ, снятая с кривых элементов теоретического чертежа для осадки ;

рад - заданный угол дифферента.

Для вычисления и используем формулы (табл.4.3):

; м²

Таблица 4.3 Расчет ипо правилу трапеций

Номер шпангоута	Множитель	м²	м²	4-5	6Ч3
нос	корма
1	2	3	4	5	6	7
0	10	5	0,173	0,000	0,173	0,865
1	9	4	123,924	80,474	43,450	173,800
2	8	3	211,242	179,526	31,716	95,148
3	7	2	225,818	195,403	30,415	60,830
4	6	1	214,244	200,781	13,463	13,463
5	0	207,384	207,384	0,000
Суммы сверху	1638,384		344,110
Поправки	0,087		0,433
Суммы исправленные	1638,882		343,670
м³; м

5. Расчет остойчивости судна на больших углах крена

Расчет и для равнообъемных наклонных ватерлиний (рис. 5.1) производится кренованием для двух водоизмещений, одно из которых соответствует осадке судна по ватерлинию, расположенную на одну выше ГВЛ, а другое осадке по ватерлинию, расположенную на две расчетных ватерлинии ниже ГВЛ (табл. 5.1 и 5.2 - 7 и 4 ВЛ соответственно,).

Таблица 5.1 Расчет равнообъемных наклонений по правилу трапеций

Номер шп.	21750,862 м³
	м	м³
0	0,288	0,024
1	6,030	219,256
2	8,910	707,348
3	9,000	729,000
4	9,000	729,000
5	9,000	729,000
6	9,000	729,000
7	9,000	729,000
8	9,000	729,000
9	7,209	374,649
10	1,890	6,751
	5682,029
поправка	3,388
	5678,641
м⁴ м
Номер шп.	21750,862 м³
	м	м	м²	м²	м³	м³
0	0,314	0,283	0,099	0,080	0,031	0,023
1	6,552	5,932	42,929	35,189	281,269	208,739
2	6,137	9,097	37,663	82,755	231,136	752,826
3	4,395	9,317	19,316	86,806	84,894	808,776
4	3,152	9,317	9,935	86,806	31,315	808,776
5	3,152	9,317	9,935	86,806	31,315	808,776
6	3,152	9,317	9,935	86,806	31,315	808,776
7	3,750	9,317	14,063	86,806	52,734	808,776
8	5,114	9,317	26,153	86,806	133,746	808,776
9	5,668	6,855	32,126	32,126	182,091	3222,123
10	2,575	1,536	6,631	2,359	17,074	3,624
	43,961	79,605	208,784	673,349	1076,923	5999,959
поправки	1,445	0,910	3,365	1,220	8,552	1,823
	42,517	78,696	205,419	672,129	1068,370	5998,136
121,212	-466,710	7066,506
м³ м² м м⁴ м⁴ м⁴ м
Номер шп.	21750,862 м³
	м	м	м²	м²	м³	м³
0	2,786	-1,721	7,762	2,962	21,624	-5,097
1	5,091	4,234	25,918	17,927	131,950	75,902
2	3,992	7,812	15,936	61,027	63,617	476,746
3	2,968	8,201	8,809	67,256	26,145	551,570
4	2,250	8,201	5,063	67,256	11,391	551,570
5	2,250	8,201	5,063	67,256	11,391	551,570
6	2,250	8,201	5,063	67,256	11,391	551,570
7	2,593	8,201	6,724	67,256	17,434	551,570
8	3,392	8,117	11,506	65,886	39,027	534,794
9	3,768	5,094	14,198	14,198	53,497	132,183
10	3,988	-0,199	15,904	0,040	63,426	-0,008
	35,328	64,342	121,944	498,321	450,893	3893,683
поправки	3,387	-0,960	11,833	1,501	42,525	-2,553
	31,941	65,302	110,111	496,820	408,368	3896,235
97,243	-386,709	4304,603
м³ м² м м⁴ м⁴ м⁴ м
Номер шп.	21750,862 м³
	м	м	м²	м²	м³	м³
0	5,401	-4,319	29,171	18,654	157,551	-80,566
1	4,754	2,442	22,601	5,963	107,443	14,563
2	3,931	6,661	15,453	54,878	60,745	406,540
3	3,188	7,408	10,163	44,369	32,401	295,541
4	2,669	7,408	7,124	54,878	19,013	406,540
5	2,669	7,408	7,124	54,878	19,013	406,540
6	2,669	7,408	7,124	54,878	19,013	406,540
7	2,916	7,408	8,503	54,878	24,795	406,540
8	3,495	6,929	12,215	48,011	42,692	332,669
9	3,769	3,202	14,205	14,205	53,540	32,809
10	3,946	-2,085	15,571	4,347	61,443	-9,064
	39,407	49,870	149,252	409,942	597,648	2639,381
поправки	4,674	-3,202	22,371	11,500	109,497	-44,815
	34,734	53,072	126,882	398,442	488,150	2684,196
87,806	-271,560	3172,346
м³ м² м м⁴ м⁴ м⁴ м
Номер шп.	21750,862 м³
	м	м	м²	м²	м³	м³
0	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000
1	4,917	1,032	24,177	1,065	118,878	1,099
2	4,254	6,466	18,097	64,497	76,983	517,975
3	3,644	8,031	13,279	41,809	48,388	270,338
4	3,219	8,031	10,362	64,497	33,355	517,975
5	3,219	8,031	10,362	64,497	33,355	517,975
6	3,219	8,031	10,362	64,497	33,355	517,975
7	3,422	7,866	11,710	61,874	40,072	486,701
8	3,896	6,381	15,179	40,717	59,137	259,816
9	4,112	1,880	16,909	16,909	69,528	6,645
10	4,197	-3,860	17,615	14,900	73,929	-57,512
	38,099	51,889	148,050	435,261	586,979	3101,870
поправки	4,557	-1,414	20,896	7,982	96,404	-28,207
	33,542	53,303	127,154	427,279	490,576	3130,076
86,845	-300,125	3620,652
м³ м² м м⁴ м⁴ м⁴ м

Таблица 5.2 Расчет равнообъемных наклонений по правилу трапеций

Номер шп.	11426,867 м³
	м	м³
0	-	-
1	5,112	133,590
2	8,604	636,944
3	9,000	729,000
4	9,000	729,000
5	9,000	729,000
6	9,000	729,000
7	9,000	729,000
8	8,883	700,937
9	5,351	153,216
10	-	-
	5269,687
поправка	143,403
	5126,284
м⁴ м
Номер шп.	11426,867 м³
	м	м	м²	м²	м³	м³
0	-	-	-	-	-	-
1	5,584	4,986	31,181	24,860	174,115	123,953
2	9,097	8,603	82,755	74,012	752,826	636,722
3	9,317	9,317	86,806	86,806	808,776	808,776
4	9,317	9,317	86,806	86,806	808,776	808,776
5	9,317	9,317	86,806	86,806	808,776	808,776
6	9,317	9,317	86,806	86,806	808,776	808,776
7	9,317	9,317	86,806	86,806	808,776	808,776
8	9,317	8,665	86,806	75,082	808,776	650,587
9	9,317	4,761	86,806	22,667	808,776	107,918
10	-	-	-	-	-	-
	79,900	73,600	721,582	630,654	6588,373	6263,919
поправки	7,451	4,874	58,994	23,764	491,446	466,364
	72,450	68,727	662,588	606,890	6096,928	5797,554
141,176	55,698	11894,482
м³ м² м м⁴ м⁴ м⁴ м
Номер шп.	11426,867 м³
	м	м	м²	м²	м³	м³
0	-	-	-	-	-	-
1	6,519	5,264	42,497	27,710	277,040	145,864
2	10,183	8,948	103,693	80,067	1055,911	716,437
3	10,273	10,019	105,535	100,380	1084,156	1005,711
4	10,273	10,019	105,535	100,380	1084,156	1005,711
5	10,273	10,019	105,535	100,380	1084,156	1005,711
6	10,273	10,019	105,535	100,380	1084,156	1005,711
7	10,273	9,835	105,535	96,727	1084,156	951,312
8	10,273	8,500	105,535	72,250	1084,156	614,125
9	7,954	4,564	63,266	20,830	503,219	95,069
10	-	-	-	-	-	-
	86,294	77,187	842,664	699,105	8341,107	6545,650
поправки	7,237	4,914	52,882	24,270	390,129	120,466
	79,058	72,273	789,782	674,835	7950,978	6425,184
151,331	114,947	14580,236
м³ м² м м⁴ м⁴ м⁴ м
Номер шп.	11426,867 м³
	м	м	м²	м²	м³	м³
0	-	-	-	-	-	-
1	8,167	6,132	66,700	37,601	544,738	230,572
2	8,620	8,557	74,304	73,222	640,504	626,563
3	7,912	8,557	62,600	73,222	495,289	626,563
4	7,426	8,557	55,145	73,222	409,510	626,563
5	7,426	8,557	55,145	73,222	409,510	626,563
6	7,426	8,557	55,145	73,222	409,510	626,563
7	7,658	8,557	58,645	73,222	449,103	626,563
8	8,199	8,190	67,224	67,076	551,166	549,353
9	8,412	4,905	70,762	24,059	595,248	118,010
10	8,167	6,132	66,700	37,601	544,738	230,572
	71,246	70,569	565,671	568,070	4504,579	4657,311
поправки	8,290	5,519	68,731	30,830	569,993	174,291
	62,957	65,051	496,940	537,240	3934,586	4483,021
128,007	40,03	8417,607
м³ м² м м⁴ м⁴ м⁴ м
Номер шп.	11426,867 м³
	м	м	м²	м²	м³	м³
0	-	-	-	-	-	-
1	7,721	6,456	59,614	41,680	460,278	269,086
2	7,111	7,118	50,566	50,666	359,577	360,640
3	6,518	7,118	42,484	50,666	276,913	360,640
4	6,108	7,118	37,308	50,666	227,875	360,640
5	6,108	7,118	37,308	50,666	227,875	360,640
6	6,108	7,118	37,308	50,666	227,875	360,640
7	6,303	7,118	39,728	50,666	250,404	360,640
8	6,761	7,118	45,711	50,666	309,053	360,640
9	6,964	5,202	48,497	27,061	337,735	140,770
10	-	-	-	-	-	-
	59,702	61,484	398,524	423,402	2677,586	2934,336
поправки	7,343	5,829	54,056	34,370	399,007	204,928
	52,360	55,655	344,468	389,032	2278,580	2729,408
108,015	44,564	5007,988
м³ м² м м⁴ м⁴ м⁴ м

6. Расчет остойчивости формы и построение интерполяционных кривых

Плечи остойчивости формы можно определить аналитическим путем или графически по известным значением метацентрическим радиусам.

При аналитическом расчете используется соотношение:

-где

;

Расчет производится в таблицах 6.1 ч 6.4 и (рис.6.1 и 6.2) по правилам

вычисления интеграла с переменным верхним пределом.

Полученные значения контролируются построением графика (рис.6.3).

Таблица 6.3 Средние метацентрические радиусы

град.	м.	м.
0°	2,611	-
15°	1,934	2,273
30°	1,254	1,594
45°	0,874	1,064
60°	0,936	0,905

Таблица 6.4 Средние метацентрические радиусы

град.	м.	м.
0°	4,913	-
15°	5,625	5,269
30°	6,781	6,203
45°	4,107	5,444
60°	2,613	3,360

Зная плечи остойчивости формы, строим интерполяционные кривые (рис.6.4).

Водоизмещение судна при полном погружении корпуса вычисляется по формуле:

-где - полная площадь погруженного шпангоута, снимаемая с масштаба Бонжана.

Расчет приведен в таблице 6.5.

7. Расчет диаграмм статической и динамической остойчивости

Для заданной нагрузки судна , плечи статической и динамической остойчивости вычисляются по формулам:

;

-где

- возвышение центра тяжести над центром величины;

- плечи остойчивости формы.

Расчет приведен в таблице 7.1, диаграммы - на рис.7.1.

Плечи статической и динамической остойчивости могут быть также получены по полярным диаграммам остойчивости (рис.6.1 и 6.2).

Таблица 7.1 Расчет диаграмм статической и динамической остойчивости

WL7; V=21750,862 м³
№п/п	Расчетные величины	0°	15°	30°	45°	60°
1		0,000	0,259	0,500	0,707	0,866
2	м	0,000	0,501	1,083	1,146	1,202
3	м	0,000	0,217	0,418	0,591	0,724
4	2-3, м	0,000	0,284	0,665	0,555	0,478
5	4 попарно	-	0,284	0,949	1,220	1,033
6	5 попарно	0,000	0,284	1,234	2,454	3,487
7	4	0,000	0,037	0,162	0,321	0,457
	6,014 м; 2,611 м; 6,850 м; м; м;
WL4; V=11426,867 м³
№п/п	Расчетные величины	0°	15°	30°	45°	60°
1		0,000	0,259	0,500	0,707	0,866
2	м	0,000	1,457	4,611	5,617	4,599
3	м	0,000	0,827	1,597	2,258	2,766
4	2-3, м	0,000	0,630	3,014	3,359	1,833
5	4 попарно	-	0,630	3,644	6,373	5,192
6	5 попарно	0,000	0,630	4,274	10,646	15,838
7	4	0,000	0,082	0,560	1,395	2,075
	3,656 м; 4,897 м; 6,850 м; м; м;

8. Расчет непотопляемости

8.1 Расчет и построение кривой предельных длин отсеков

Предельными длинами отсеков называются такие расстояния между поперечными водонепроницаемыми переборками, при которых выполняются заданные условия непотопляемости. Так согласно Правилам Регистра РФ для транспортных судов предельная линия погружения находится на бортовой линии палубы водонепроницаемых переборок (главной палубы). При затоплении одного или нескольких отсеков эта линия не должна погрузиться в воду, сохраняя при этом минимально допустимый надводный борт (запас плавучести).

Произведем расчет непотопляемости рассматриваемого судна при следующих исходных данных:

· водоизмещение 18280,389 м³ - WL6(ГВЛ);

· координаты ЦТ 6,85 м; м.

С кривых элементов теоретического чертежа для данного водоизмещения снимаем:

· средняя осадка 9,4 м;

· координаты ЦВ 1,587 м; 5,215 м;

· метацентрические радиусы 2,822 м; 84,845 м;

· площадь ватерлинии 2112,48 м²;

· абсцисса ЦТ площади 1,536 м;

· центральные моменты инерции 5,159Ч10⁴ м⁴;

1,551Ч10⁶ м⁴;

Для повышения точности построения кривой предельных длин отсеков число предельных ватерлиний (касательных к предельной линии погружения А на рис. 8.1) принимаем равным 5.

Для построения нижних предельных ватерлиний (рис. 8.1):

Расчет объемов отсеков , при затоплении которых судно погрузится до предельной линии и абсциссы , центров тяжести объемов произведен в таблице 8.1.

Таблица 8.1 Вычисление водоизмещения и его статического момента по правилу трапеций

ВЛ 1-1; Тн?Тк
Номер шпангоута	Множитель	м²	3-4	2Ч5
нос	корма		нос	корма
1	2	3	4	5	6
5	0	212,430	212,430	0,000
4	6	1	232,702	193,236	39,466	39,466
3	7	2	255,243	176,606	78,637	157,274
2	8	3	251,057	150,163	100,894	302,682
1	9	4	155,795	52,554	103,241	412,964
0	10	5	9,228	-	9,228	46,140
	1689,014		958,526
	Поправка 4,614		Поправка 23,07
	1684,40		935,456
м³; м⁴; м³; м⁴; м.
ВЛ 2-2; Тн?Тк
Номер шпангоута	Множитель	м²	3-4	2Ч5
нос	корма		нос	корма
1	2	3	4	5	6
5	0	253,802	253,802	0,000
4	6	1	259,960	246,939	13,021	13,021
3	7	2	266,179	237,399	28,780	57,560
2	8	3	248,581	222,168	26,413	79,239
1	9	4	146,399	113,126	33,273	133,092
0	10	5	5,001	1,769	3,232	16,160
	2001,323		299,072
	Поправка 3,385		Поправка 8,080
	1997,938		290,992
м³; м⁴; м³; м.
ВЛ 3-3; Тн=Тк
Номер шпангоута	Множитель	м²	3-4	2Ч5
нос	корма		нос	корма
1	2	3	4	5	6
5	0	256,769	256,769	0,000
4	6	1	256,769	255,776	0,993	0,993
3	7	2	257,949	249,968	7,981	15,962
2	8	3	235,549	239,966	-4,417	-13,251
1	9	4	135,205	131,274	3,931	15,724
0	10	5	2,600	5,191	-2,591	-12,955
	2027,016		6,473
	Поправка 3,896		Поправка -6,478
	2023,121		12,951
м³; м⁴; м³; м.
ВЛ 4-4; Тн?Тк
Номер шпангоута	Множитель	м²	3-4	2Ч5
нос	корма		нос	корма
1	2	3	4	5	6
5	0	251,976	251,976	0,000
4	6	1	246,257	256,731	-10,474	-10,474
3	7	2	243,555	255,534	-11,979	-23,958
2	8	3	217,088	250,571	-33,483	-100,449
1	9	4	120,721	143,858	-23,137	-92,548
0	10	5	0,960	8,148	-7,188	-35,940
	1995,399		-263,369
	Поправка 4,554		Поправка -17,970
	1990,845		-245,399
м³; м⁴; м³; м.
ВЛ 5-5; Тн?Тк
Номер шпангоута	Множитель	м²	3-4	2Ч5
нос	корма		нос	корма
1	2	3	4	5	6
5	0	209,975	209,975	0,000
4	6	1	196,038	224,132	-28,094	-28,094
3	7	2	188,294	235,296	-47,002	-94,004
2	8	3	157,836	237,920	-80,084	-240,252
1	9	4	76,143	140,114	-63,971	-255,884
0	10	5	0,000	8,711	-8,711	-43,555
	1674,459		-661,789
	Поправка 4,356		Поправка -21,778
	1670,104		-640,012
м³; м⁴; м³; м.

Производим вычисления интегральной кривой от строевой по шпангоутам (правило трапеций табл. 8.2) согласно выражению:

Таблица 8.2 Вычисление интегральной кривой от строевой по шпангоутам по правилу трапеций

Номер шпангоута	м²	2	3, м³
1	2	3	4
0	9,268	0,000	0,000
1	157,056	166,324	1787,983
2	255,151	578,531	6219,208
3	264,962	1098,644	11810,423
4	254,286	1617,892	17392,339
5	251,158	2123,336	22825,862
6	251,358	2625,852	28227,909
7	252,257	3129,467	33641,770
8	252,036	3633,760	39062,920
9	146,079	4031,875	43342,656
10	8,942	4186,896	45009,132

На рисунке 8.2 показано определение предельных объемов отсеков.

На рисунке 8.3 показана кривая предельных длин отсеков . Для кривой предельных длин отсеков принято, что МКО расположено от 7 до 10 теоретического шпангоутов и ; для грузовых трюмов (2ч7 шп.) ; для кладовых снабжений (0ч2 шп.) . Предельные длины отсеков увеличены на величину для учета фактического объема воды, влившейся в отсек.

8.2 Расчет посадки и начальной остойчивости поврежденного судна

Расчет производится методом постоянного водоизмещения (метод исключения), используя допущение о прямобортности судна в пределах изменения осадки и метацентрические формулы остойчивости.

Примем, что затапливаемый отсек сообщается с забортной водой, и середина его находится на 3-м теоретическом шпангоуте. При этом согласно рис. 8.3 длина отсека должна быть не больше м.

Определяем элементы затопленного отсека:

· Площади переборок, ограничивающих отсек

м²;

м²

-где

м. - отстояние носовой переборки от 3-го теоретического шпангоута;

м², м², м², - площади

2ч4 - го теоретического шпангоута по ГВЛ.

· Объем затопленного отсека (рис. 8.4)

м³

-где

м³;

м³.

Объем влившейся воды будет:

м³.

Координаты ЦТ затопленного отсека

;

-где

м;

-где

м;

-где

В таблице 8.3 произведен расчет по правилу трапеций для 1ч5 - го теоретических шпангоутов.

Таблица 8.3 Расчет по правилу трапеций

Номер ВЛ
0	0,000	0,000	0,000
1	16,983	19,76	19,76
2	52,128	59,5	59,5
3	89,011	99,46	99,46
4	126,913	139,42	139,42
5	165,494	179,38	179,38
ГВЛ	204,495	219,34	219,34
	655,024	716,860	716,860
поправка	102,248	109,670	109,670
	552,777	607,190	607,190
	5,990	6,134	6,134

· Элементы потерянной площади ватерлинии

Ординаты переборок в плоскости ГВЛ:

-где

м.

Потерянная площадь ватерлинии:

м²

-где

0,9;

м²;

м².

Координаты ЦТ потерянной площади ватерлинии:

;

-где

-где согласно рис. 8.5

м;

м.

Центральные моменты инерции потерянной площади ватерлинии относительно сей, параллельных осям OX и ОY:

м⁴;

-где

м⁴;

м⁴.

м⁴

-где

м⁴

-где

м⁴;

м⁴.

Таким образом, элементы затопленного отсека будут:

· м²;

· м;

· ;

· м⁴;

· м³

· м³;

· м;

· ;

· м

8.3 Расчет характеристик плавучести и остойчивости судна в аварийном состоянии

8.3.1 Изменение средней осадки

м.

8.3.2 Координаты и ЦТ площади поврежденной ватерлинии

м;

8.3.2 Моменты инерции и площади поврежденной ватерлинии относительно центральных осей, параллельных осям OX и ОY

м⁴;

8.3.4 Изменение координат центра величины

м;

;

м.

8.3.5 Аварийное возвышение центра величины

м.

8.3.6 Аварийные метацентрические радиусы

м; м.

8.3.7 Аварийные метацентрические высоты

м;

м.

8.3.8 Угол дифферента (по приближенной формуле А.Н. Крылова)

-где

;

8.3.9 Аварийные осадки носом и кормой

м;

м.

Из результатов расчета следует, что при затоплении рассмотренного отсека судно будет плавать по ватерлинию, не пересекающую предельную линию погружения (?, 13,271?13,282), и иметь при этом положительную остойчивость (м и м).

Содержание