Краткие теоретические сведения

На судах размещается значительное количество жидких грузов, к которым относится топливо, вода, смазочное масло, забортная вода, принятая на судно в качестве балласта. Для наливных транспортных судов (танкеров) жидкий груз является основным перевозимым грузом. Если жидкий груз заполняет цистерну полностью, т.е. цистерна запрессована, то при наклонении судна он переливаться не будет, его центр тяжести не изменяет своего положения и в расчете остойчивости рассматривается как твердый. Если же груз заполняет отсек (цистерну) частично и жидкость в отсеке имеет свободную поверхность, то при наклонении судна она переливается в сторону наклонения судна, увеличивая угол крена. Размеры свободной поверхности равны длине и шине отсека. При наклонении судна изменяется форма объема жидкости в цистерне и положение ее центра тяжести, что приводит к изменению остойчивости судна.

Поперечная метацентрическая высота с учетом влияния свободной поверхности жидкого груза определяется по формуле:

h₁ = h_о+ δh

где h_о – поперечная метацентрическая высота без учета влияния жидкого груза

δh – поправка к метацентрической высоте, учитывающая влияние свободной поверхности жидкого груза

Поправка равна: δh = - ρ ℓ _х (м)

∆

Где ρ – плотность жидкого груза т/м³

При поправке остойчивости по аппликате центра тяжести судна рассчитывают условную аппликату центра тяжести путем искусственного увеличения действующей аппликаты центра тяжести на величину δZ

Z_g ^усл = Z_g + δZ

где: δZ = δmhi =(м)

∆

Σδmhί – суммарная поправка к статическому моменту массового водоизмещения судна относительно основной плоскости, учитывающая влияние свободной поверхности жидких грузов

Поправки к статическому моменту на влияние свободных поверхностей жидких грузов находятся по таблицам поправочных моментов для каждой цистерны.

Остойчивость судна с учетом влияния жидких грузов считается обеспеченной если условная аппликата центра тяжести будет меньше допускаемой (критической) пи заданной нагрузке судна т.е. если выполняется условие:

Z_g ^усл = Z_g^доп

Допускаемую аппликату центра тяжести определяем по таблице «Допускаемых возвышений центра тяжести судна» в зависимости от водоизмещения и условий плавания судна, т.е. плавание без обледенения, при обледенении и на промысле.

Условия плавания оговариваются в задании, если не указаны условия, то принимают плавание без обледенения

5. Порядок выполнения практической работы:

а) определяем водоизмещение судна после приема или расходования жидких грузов.

Δ₁ = Δ + Σmί

где Σmί = m₁ + m ₂ + m₃ + …+ m_n – сума принятых или расходованных грузов. Принятые грузы берется со знаком плюс, а расходованные – со знаком минус.

б) Определяем аппликату центра тяжести судна после грузовых операций:

Z_g1 = ∆ Zq ± mίZί

∆ ± m ί

Знак плюс – если груз принимают и минус – если груз расходуют.

ί_х - момент инерции площади свободной поверхности жидкого груза относительно продольной оси, (м⁴)

Из формулы видно, что наличие в цистерне свободной поверхности всегда уменьшает поперечную метацентрическую высоту, а следовательно и остойчивость судна.

Величина момента инерции зависит от формы и размеров площади свободной поверхности. Большие цистерны, расположенные в средней части, как правило имеют прямоугольную форму в плане. Для прямоугольной цистерны момент инерции равен:

ί_х = ℓ³ (м⁴)

ℓ -длина цистерны (м), в – ширина цистерны (м)

Числитель в формуле представляет собой статический момент

δmh = ρ × ί_Х δmh = ρ × ί_Х = т/м³ × м⁴ = т × м.

Известно, что если уменьшается поперечная метацентрическая высота, то возрастает аппликата центра тяжести судна.

Следовательно, изменение поперечной метацентрической высоты равно изменению аппликаты центра тяжести судна.

δh = δZ

где δh = δZ = δmh (м)

∆

В связи с этим остойчивость можно проверять по метацентрической высоте и по аппликате центра тяжести.

На промысловых и транспортных судах в результате приема или расходования жидких грузов, когда цистерны расспресованы, появляются свободные поверхности жидких грузов. Влияние свободных поверхностей жидких грузов на остойчивость учитывают уменьшением поперечной метацентрической высоты на величину суммарной поправки Σδh. Для наиболее больших цистерн поправки находят по таблицам в зависимости от водоизмещения судна. Выписав поправки для отдельных цистерн находим суммарную поправку, а затем и поперечную метацентрическую высоту:

h = h_о - Σδh

Исправленную поперечную метацентрическую высоту сравнивают с допускаемой (критической) определяемой по таблицам или специальным кривым в зависимости от водоизмещения судна.

Затем проверяют выполнения условия:

h ≥ h ^доп

Здесь Σ m_ί Z_ί = m₁ × Z₁ + m₂ × Z₂ + m₃ × Z₃ + …………+ m_n

сумма статических моментов масс жидких грузов относительно основной плоскости (т.м.)

в) Определяем начальную поперечную метацентрическую высоту после грузовых операций без учета свободной поверхности

h_о = Z_m - Z_g1

Z_m – аппликата поперечного метацентра в м. Определяется по таблице «Допускаемых возвышений центра тяжести судна» в зависимости от водоизмещения судна или по «Кривым элементов теоретического чертежа».

г) Определяем суммарный поправочный момент на влияние свободной поверхности жидкого груза:

Zδmhί = δmh₁ + δmh₂ + δmh₃ +………..+ δmh_n

Поправочные моменты для цистерн выписываются из «Информации об остойчивости для капитана».

д) Определяем суммарную поправку к поперечной метацентрической высоте или аппликате центра тяжести судна.

δh = δZ = δmhi (м)

∆₁

е) Определяем условную аппликату центра тяжести судна:

Zg^усл = Zg₁ + δ_Z

_ж) Определяем допускаемую аппликату центра тяжести Zg ^доп по таблице «Допускаемых возвышений центра тяжести судна»

з) Вычисляем поперечную метацентрическую высоту с учетом влияния свободной поверхности жидкого груза.

h = h_о - δh

и) Вычисляем допускаемую поперечную метацентрическую высоту

h^доп = Zm – Z^доп

к) Проверяем условие остойчивости судна.

Остойчивость судна считается обеспеченной, если выполняются условия:

1. Zg^усл ≤ Zg^доп 2. h ≥ h^доп

1. Выводы: Свободная поверхность жидкого груза отрицательно влияет на остойчивость судна. Для обеспечения остойчивости судна в условиях эксплуатации необходимо выполнять «Инструкцию при приеме или расходовании жидких грузов» При приеме жидких грузов цистерны должны быть запрессованы, а при расходовании, если уменьшается остойчивость, необходимо принять жидкий балласт в специальные балластные или пустые цистерны.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 8

Поиск по сайту: