Меры начальной остойчивости презентация

Вопросы лекции
Пример использования метацентрической формулы
Остойчивость веса и формы
Условия и меры начальной остойчивости судна

Знание, понимание и профессиональные навыки в соответствии с минимальным стандартом компетентности для вахтенных помощников капитана судов (в соответствии с ПДНВ)
Знание влияния груза, включая тяжеловесные грузы, на мореходность и остойчивость судна
Рабочее знание и применение информации об остойчивости, посадке и напряжениях, диаграмм и устройств для расчета напряжений в корпусе

Знание, понимание и профессиональные навыки в соответствии с минимальным стандартом компетентности для капитанов и старших помощников капитана (в соответствии с ПДНВ)
Понимание основных принципов устройства судна, теорий и факторов, влияющих на посадку и остойчивость, а также мер, необходимых для обеспечения безопасной посадки и остойчивости

1. Пример использования метацентрической формулы

В
Л
Cθ
C
γVθ
P
γV
Кренящий момент: mкр= M(p,p)
Восстанавливающий момент: mθ = M(P, γVθ)
В положении равновесия: mкр= mθ
G
G
p
p

Наклонение судна
Кренование проводится для уточнения нагрузки судна
При креновании судно наклоняют, перемещая с борта на борт крен – балласт
Углы крена при таких перемещениях не превышают 2 - 3°

Данные о судне и крен-балласте
Водоизмещение судна Δ = 42000 т
Поперечная МЦВ (расчетная) h = 2,1 м
Масса крен – балласта m = 100 т
Плечо переноса крен-балласта δy = 25м
Задача: определить угол крена, который приобретет судно

В
Л
C
Cθ
γVθ
δy
θ
mкр = pδy cosθ ≈ pδy = mg δy
mθ = Phθ = Δghθ
Крен-балласт

mθ = mкр
Подставив выражения для моментов:

2. Остойчивость веса и формы

Две составляющие восстанавливающего момента:
Момент остойчивости веса зависит от расположения ЦТ и ЦВ судна до наклонения
Момент остойчивости формы зависит только от смещения ЦВ при наклонении судна

Cθ
C
γVθ
P
Вθ
Лθ
G
mθ = M(P,γV')
mвθ = M(P,γV') – момент остойчивости веса
+ M(γVθ, γV'')
mфθ = M(γVθ, γV'') – момент остойчивости формы
mθ = M(P,γV)

Момент остойчивости веса mвθ
ЦТ судна всегда лежит выше, чем ЦВ
Момент остойчивости веса всегда отрицателен
Чем больше ЦТ судна возвышается над ЦВ погруженного объема, тем меньше остойчивость судна

Момент остойчивости формы mфθ
Момент остойчивости формы зависит от смещения центра величины судна при наклонении
Смещение ЦВ происходит вследствие изменения формы погруженного объема

Cθ
m
θ
lвθ
lфθ
lвθ= -a sinθ
mвθ= -Pa sinθ
lфθ= r sinθ
mфθ= Pr sinθ
lвθ - плечо остойчивости веса
lфθ - плечо остойчивости формы

mфθ= Pr sinθ
P = γV,
mфθ= γIx sinθ
Чем шире ватерлиния, тем больше Ix , тем больше момент остойчивости формы
Для продольных наклонений
Мфψ= γIyf sinψ

P
γV
δV"
δV'
Vθ=V+δV"- δV'
γVθ = γV + γδV"- γδV'
mвθ=M(P,γV)
mфθ=M(γδV',γδV")
Mфθ - момент пары сил плавучести клиновидных объемов

В эксплуатационных условиях углы крена и дифферента, приобретаемые судами, невелики: sinθ = θ и sinψ = ψ
lвθ= -a θ и mвθ= -Pa θ ;
lвψ= -a ψ и Mвψ= -Pa ψ ;
lфθ= r θ и mфθ= P r θ;
lфψ= R ψ и Mфψ= P R ψ

Роль остойчивости веса и формы
a = zg-zc и r = zm-zc - близки по величине
R = zM – zc >> a
|mвθ| и |mфθ| близки по величине
|Mфψ| >> | Mвψ |

При изменении осадки mфθ изменяется мало
На mвθ влияет только количество и распределение грузов на судне
Распределение грузов играет определяющую роль в обеспечении поперечной остойчивости судна
Продольная остойчивость от распределения грузов практически не зависит

3. Условия и меры начальной остойчивости судна

3.1 Условие начальной остойчивости судна

Судно остойчиво
m
Cθ
G
P
γVθ
m
C
h > 0
Мкр

Судно не остойчиво
m
Cθ
G
P
γVθ
m
C
h < 0
Мкр
G

Условие статической остойчивости судна
В данном положении равновесия судно остойчиво, если соответствующая этому положению поперечная метацентрическая высота положительна h > 0
Иначе говоря, судно остойчиво, если его поперечный метацентр лежит выше центра тяжести

3.2 Меры начальной остойчивости

Меры начальной остойчивости- её численные характеристики:
Абсолютные меры начальной остойчивости зависят от величины водоизмещения
Относительные меры начальной остойчивости не зависят от величины водоизмещения

Абсолютные меры начальной остойчивости
1. Коэффициенты статической остойчивости:

Абсолютные меры начальной остойчивости
2. Моменты, кренящие судно на 1° и дифферентующие судно на 1 см:
Смысл этих величин - это восстанавливающие моменты, соответствующие крену судна в 1° и дифференту в 1см

Относительные меры начальной остойчивости
Метацентрические высоты – это отношение коэффициентов статической остойчивости к силе тяжести судна

Судно 1:
P1, (Δ1), k1, h1, θ1
Судно 2:
P2, (Δ2), k2, h2, θ2
mкр1
mкр2
Если k1 = k2, то θ1= θ2 при mкр1 = mкр2
Если h1 = h2, то θ1= θ2 при mкр1/P1 = mкр2/P2

Метацентрические высоты и коэффициенты статической остойчивости
Если у двух судов k1 = k2, при воздействии одинаковых кренящих моментов они приобретут одинаковые углы крена θ1 = θ2
Если у двух судов h1 = h2, они приобретут одинаковые углы крена θ1 = θ2 при воздействии кренящих моментов, пропорциональных их водоизмещениям

Задание для самостоятельной работы:
Теория судна. Статика п.п. 2.6 и 2.7