5. Теоретическая часть.

5.1. Изменение средней осадки при приеме малого груза: ,

где S - площадь грузовой ватерлинии (см²), Р_г - вес принятого груза (г),

γ = 1 г/см³ - удельный вес пресной воды.

5.2. Изменение поперечной метацентрической высоты при приеме малого груза: h_Т=h_1Т - h_0Т, где - метацентрическая высотапосле приема груза, h_0Т – метацентрическая высота до приема груза рассчитывается по формулам пункта 5 лабораторной работы 1, Z_г - аппликата центра тяжести принятого груза P_Г, T₀ = D / (L · B · γ ) – осадка модели до приема груза, D – заданное весовое водоизмещение модели до приема груза.

5.3. Изменение угла крена при приеме малого груза: , где Y_г - ордината принятого груза P_г отсчитывается от ДП, h_1T – метацентрическая высота после приема груза.

6. Вопросы для самоконтроля.

6.1. Какой груз можно считать малым?

6.2. Как изменится начальная остойчивость судна при приеме малого груза на палубу, на днище трюма?

6.3. Существуют ли варианты загрузки судна, при которых прием малого груза на днище уменьшает начальную метацентрическую высоту судна?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3.

Влияние перемещения груза на начальную остойчивость и посадку судна

1. Цель работы.

Выяснить влияние перераспределения грузов на начальную остойчивость и посадку судна при их горизонтальном и вертикальном переносе.

2. Задание.

Для выбранной модели судна и способа ее загрузки определить изменение начальной остойчивости и посадки судна при переносе груза.

3. Описание установки.

Установка для проведения лабораторной работы состоит из бака и модели. Подробное описание установки приведено в лабораторной работе 1.

Преподавателем задаются:

• вес перемещаемого груза Р_г,

• начальные координаты {X_г, Y_г, Z_г} перемещаемого груза Р_г,

• расстояние горизонтального поперечного перемещения груза L_г,

• расстояние вертикального перемещения груза L_в.

4. Порядок выполнения работы.

4.1. Установить груз Р_г в диаметральной плоскости (ДП) судна и измерить осадки носа Т_0Н, кормы Т_0К, правого борта Т_0П левого борта Т_0Л и отклонение отвеса К₀. Рассчитать среднюю осадку T_0Э = (Т_0Н + Т_0К + Т_0П + Т_0Л) / 4 и угол крена _0Э = К₀ /  до горизонтального перемещения груза.

4.2. Для определения метацентрической высоты h_0Э до горизонтального перемещения груза провести метод кренования. Результаты занести в таблицу:

№ за- Мера	Lyi	Ki	Кi – К0	i	Mкi	hi
	см	см	см	рад	г · см	см
1	2
2	4
3	6
4	8
5	-2
6	-4
7	-6
8	-8

Для уменьшения погрешности метацентрическая высота h_0Э вычисляется как среднее арифметическое по всем измерениям: , где количество измеренийn = 8, ,, D – заданное весовое водоизмещение модели,P_г – вес груза, установленного в ДП, _i = (К_i – К₀)/  - угол крена, соответствующий сдвигу груза P на расстояние L_yi. Отсчеты К_i и сдвиг груза L_yi берутся со знаком плюс при крене на правый борт и со знаком минус при крене на левый борт. Для малых углов крена _i, измеряемых в радианах, можно считать ,.

Оценить погрешность определения метацентрической высоты. Для этого рассчитать доверительный интервал β₀ = t(p₀,n) · s / n^0.5, где n – число измерений, - среднеквадратичное отклонение,t(p₀,n) – коэффициент Стьюдента. При доверительной вероятности p₀ = 0.95 и числе измерений n=8 коэффициент Стьюдента t(p₀,n) = 2,4.

4.3. Груз весом Р_г переместить на расстояние L_г от ДП. Измерить осадки носа Т_1Н, кормы Т_1К, правого борта Т_1П левого борта Т_1Л и отклонение отвеса К_0Г. Рассчитать среднюю осадку T_ГЭ = (Т_1Н + Т_1К + Т_1П + Т_1Л) / 4 и угол крена _ГЭ = К_0Г /  после горизонтального перемещения груза.

4.4. Определить методом кренования поперечную метацентрическую высоту h_ГЭ после горизонтального перемещения груза. Результаты занести в таблицу:

№ за- мера	Lyi	Ki	Кi – К0	i	Mкi	hi
	см	см	см	Рад	г · см	См
1	2
2	4
3	6
4	8
5	-2
6	-4
7	-6
8	-8

Для уменьшения погрешности метацентрическая высота h_ГЭ вычисляется как среднее арифметическое по всем измерениям: , где количество измеренийn = 8, ,, D – заданное весовое водоизмещение модели,P_г – вес горизонтально перемещенного груза, _i = (К_i – К_0Г)/  - угол крена, соответствующий сдвигу груза P на расстояние L_yi. Отсчеты К_i и сдвиг груза L_yi берутся со знаком плюс при крене на правый борт и со знаком минус при крене на левый борт. Для малых углов крена _i, измеряемых в радианах, можно считать ,.

Оценить погрешность определения метацентрической высоты. Для этого рассчитать доверительный интервал β_Г = t(p₀,n) · s / n^0.5, где n – число измерений, - среднеквадратичное отклонение,t(p₀,n) – коэффициент Стьюдента. При доверительной вероятности p₀ = 0.95 и числе измерений n=8 коэффициент Стьюдента t(p₀,n) = 2,4.

Сравнить метацентрическую высоту h_ГЭ после горизонтального перемещения груза с метацентрической высотой h_0Э до горизонтального перемещения груза. Разница | h_ГЭ - h_0Э | должна быть меньше максимальной погрешности измерений Max(β₀, β_Г), т.к. горизонтальное перемещение груза не должно изменять остойчивость судна.

4.5. Определить теоретическое значение угла крена _ГТ после горизонтального перемещения груза и сравнить с соответствующим экспериментальным значением _ГЭ, вычислив процент отклонения.

4.6. Сравнить среднюю осадку судна T_0Э, измеренную до горизонтального перемещения груза, с осадкой T_ГЭ, измеренной после перемещения. Разница не должна превышать погрешности измерения осадки, т.к. при перемещении груза объемное водоизмещение и средняя осадка не изменяются.

4.7. Переставить груз Р_г в исходную точку в диаметральной плоскости.

4.8. Из начального положения переместить груз Р_г по вертикали на расстояние L_в. Измерить осадки носа Т_2Н, кормы Т_2К, правого борта Т_2П левого борта Т_2Л и отклонение отвеса К_0В. Рассчитать среднюю осадку T_ВЭ = (Т_2Н + Т_2К + Т_2П + Т_2Л) / 4 и угол крена _ВЭ = К_0В /  после вертикального перемещения груза.

4.8. Определить методом кренования поперечную метацентрическую высоту h_ВЭ после вертикального перемещения груза.

Результаты занести в таблицу:

№ за- мера	Lyi	Ki	Кi – К0	i	Mкi	hi
	см	см	См	рад	г · см	см
1	2
2	4
3	6
4	8
5	-2
6	-4
7	-6
8	-8

Для уменьшения погрешности метацентрическая высота h_ВЭ вычисляется как среднее арифметическое по всем измерениям: , где количество измеренийn = 8, ,, D – заданное весовое водоизмещение модели,P_г – вес вертикально перемещенного груза, _i = (К_i – К_0В)/  - угол крена, соответствующий сдвигу груза P на расстояние L_yi. Отсчеты К_i и сдвиг груза L_yi берутся со знаком плюс при крене на правый борт и со знаком минус при крене на левый борт. Для малых углов крена _i, измеряемых в радианах, можно считать ,.

Оценить погрешность определения метацентрической высоты. Для этого рассчитать доверительный интервал β_В = t(p₀,n) · s / n^0.5, где n – число измерений, - среднеквадратичное отклонение,t(p₀,n) – коэффициент Стьюдента. При доверительной вероятности p₀ = 0.95 и числе измерений n=8 коэффициент Стьюдента t(p₀,n) = 2,4.

Сравнить метацентрическую высоту h_ВЭ после вертикальног перемещения груза с метацентрической высотой h_0Э до вертикальног перемещения груза. Разница | h_ВЭ - h_0Э | должна быть больше максимальной погрешности измерений Max(β₀, β_В), т.к. вертикальное перемещение груза изменяет остойчивость судна.

4.9. Определить теоретическое значение угла крена _ВТ после вертикального перемещения груза и сравнить с соответствующим экспериментальным значением _ВЭ, вычислив процент отклонения.

4.10. Сравнить среднюю осадку судна T_0Э, измеренную до вертикального перемещения груза, с осадкой T_ВЭ, измеренной после перемещения. Разница не должна превышать погрешности измерения осадки, т.к. при перемещении груза объемное водоизмещение и средняя осадка не изменяются.

4.11. Вычислить изменение метацентрической высоты h_Э=h_ВЭ - h_0Э при вертикальном перемещении груза и сравнить с теоретическим значением h_Т (см. пункт 5). Отклонение ∆ = | h_Т - h_Э | сравнить с доверительным интервалом β= β₀+ β_В. Чем меньше доверительный интервал β, тем с большей достоверностью экспериментальные данные соответствуют теоретическим.

4.12. Сделать вывод о влиянии перемещения малого груза на начальную остойчивость и посадку судна.

Оформить и защитить отчет по лабораторной работе.