Практическая работа № 5

Расчет и корректировка метацентрической высоты и дифферента судна.

Тема: Получение навыков расчета мореходных качеств судна. Умение анализировать полученные результаты и оптимизировать их.

Цель: изучение способов определения и контроля оценки мореходных качеств судна. Оценка достаточности остойчивости и дифферента судна.

Освоение методики исправления метацентрической высоты и дифферента до оптимальных значений путем перемещения равнообъемных партий грузов разного удельного погрузочного объема из одних помещений в другие.

Литература: 3, 4, 5, 9, 13.

Методические указания

Общие требования к размещению грузов на судне сводятся к тому, чтобы обеспечить сохранение необходимой продольной прочности, остойчивости и дифферента судна также наиболее выгодное использование грузовместимости и грузоподъемности судна и сохранную доставку груза.

После составления предварительного грузового плана обязательно производится проверка мореходных качеств судна при данной загрузке. Делается это путем расчета таких характеристик как метацентрическая высота и дифферент.

Если значение этих параметров оказывается неудовлетворительным, то необходимо произвести перемещение весовой нагрузки до получения требуемых величин этих параметров.

Пример выполнения работы

Задание:

Осадка т/х «Новгород» в морской воде - 9,00 м

Суммарный момент грузов относительно миделя ∑ QiXi = 32465 тм

Суммарный момент грузов относительно киля ∑ QiZi = 86082 тм

Суммарный момент запасов относительно миделя ∑ GiXi = - 10912 тм

Суммарный момент запасов относительно киля ∑ GiZi = 2561 тм

Определить: дифферент и метацентрическую высоту

Метацентрическая высота должна быть в пределах 0,8-1,0 м. дифферент -50…-100 см.

Сделать выводы о допустимости полученных параметров судна и при необходимости произвести требуемые изменения в грузовом плане.

Выполнение:

Из таблицы гидростатических элементов выбираем для осадки 9,00 м следующие

параметры:

водоизмещение D – 17900 т; отстояние метацентра от киля: Zm = 8,55 м,

отстояние центра величины от миделя и удельный дифферентующий момент:

Хс= - 1.48м, m=187 тм/см.

Из описания судна выбираем Do = 5400 т, Хо = -10,98 м и Zо = 8,28 м

Рассчитаем положение центра тяжести груженого судна по высоте:

DoZo + ∑QiZi + ∑GiZi 5400 * 8,28 + 86082 + 2561

Zg = ———————————— = ———————————— = 7,45 м

D 17900

Тогда, метацентрическая высота:

h = Zm- Zg, = 8,55 - 7,45 = 1,10 м.

Теперь находим положение центра тяжести судна по длине:

Do Xo + ∑QiXi + ∑Gixi 5400 * (-10,98) + 32465 - 10912

Xg = ———————————— = —————————————— = - 2,11 м

D 17900

Дифферент находим по формуле

D(Xg - Xс) 17900(-2,11–(-1,48))

d = ———————— = ——————————= - 60 см

m 187

Дифферент удовлетворяют условиям.

Метацентрическая высота является чрезмерной и необходимо произвести перемещение груза для ее оптимизации.

Исправление метацентрической высоты.

Для исправления (уменьшения) высоты необходимо тяжелый груз переместить из трюма в твиндек и соответственно такой же объем легкого груза переместить из твиндека в трюм.

Находим разницу между требуемой высотой и фактической:

∆h = h₁ – h₂ = 1.0 – 1.1 = - 0.1

Определяем массу перемещаемого между трюмом и твиндеком груза:

∆h * D -0.1*17900

∆Q = ---------- = ------------------- = 319 т.

z_тв - z_тр 10.45 - 4.83

Определяем массу перемещаемого легкого груза:

U_т * ∆Q -0.7*319

∆Q_л = ---------- = ------------------- = 106 т.

U_л - U_т 2,8 – 0,7

Определяем массу перемещаемого тяжелого груза.

∆Q_т = Q + ∆Q_л = 319 + 106 = 425 т.

Ответ: для исправления метацентрической высоты необходимо переместить из трюма №3 425 тонн тяжелого груза, а из твиндека № 3 переместить в трюм такой же объем легкого груза массой 106 т.

Исправление дифферента d_зад = -100 см.; d_расч = - 60 см. Δd = d_зад - d_расч = -100 – (-60) = -40 см. Δ Мd = m х Δd = 187 х (-40) = - 7480 тм. Для переноса весовой нагрузки выбираем трюма 1 и 5  Расстояние переноса весовой нагрузки Δl = х1 - х5 = 48,4 – (-17,1) = 65,5 м.            Δ Мd -7480 ∆Q = --------= ---------- = - 114,20 т.             Δl 65,5 Определяем массу перемещаемого легкого груза:             U_т * ∆Q -0.7 х 114,2 ∆Q_л = ---------- = ------------------- = - 38,1 т.              U_л - U_т 2,8 – 0,7 Определяем массу перемещаемого тяжелого груза. ∆Q_т = Q + ∆Q_л = - 114,20 + (-38,10) = - 152,3 т. Знак минус показывает, что весовая нагрузка перемещается от носа в корму  Данные по т/х «Новгород»

Отстояние ЦТ судна порожнем от мидель-шпангоута – X_o = -10,98 м.

Отстояние ЦТ судна порожнем от основной плоскости судна – Z_o = 8,28 м.

Весовое водоизмещение судна порожнем – D_o = 5400 т.

Отстояние ЦТ от миделя для трюма1 х₁ = 48,4 м. для трюма 5 х₅ = -17,1 м

Отстояние ЦТ от киля для твиндека 3 z_тв = 10,45 м. для трюма z_тр = 4,83 м

УПО перемещаемых грузов: легкого U_л = 2,8 м³/т и тяжелого - U_т = 0,7 м³/т;

Таблица гидростатических элементов судна.

Осадка, м. Draft	Водоизме-щение, т. Displace- ment	Число тонн на см. осадки Tonnes per cm. immersion TPC	Момент, дифферен-тующий судно на 1см. тм. MCT	Абцисса центра величины, м. Xc	Возвы-шение метацентра, м. Zm
8.50	16753	22,8	182	-1,29	8.45
8.60	16950	22,9	183	-1,32	8.47
8.70	17180	23,0	184	-1,36	8.49
8.80	17440	23,0	186	-1,39	8.52
8.90	17680	23,0	187	-1,43	8.54
9.00	17895	23,1	187	-1,48	8.55
9.10	18210	23,1	188	-1,53	8.55
9.20	18400	23,2	189	-1,57	8.57
9.30	18620	23.2	191	-1,61	8,58

Список вариантов.

№ вар.	Осадка м.	∑ QiZi	∑ GiZi	∑ QiXi	∑ GiXi
1.	9	83766,25	3050	34847,4	-17000
2.	8,6	79632	3120	27458	-12500
3.	8,7	79157,2	3950	68137,2	-11050
4.	8,8	83263,6	2650	47210,4	-19600
5.	8,9	87710	2830	41784,6	-12450
6.	9,2	97866	3150	40664	-21600
7.	9,1	87838,3	2750	33506,7	-20500
8.	9,3	94170	2630	34388,8	-19400
9.	9,2	94604	2180	27900	-12800
10.	9,3	97130,6	2090	30723,8	-18600
11.	9	82076,75	2950	36217,4	-16500
12.	8,6	77668	3050	26975	-12200
13.	8,7	80975,2	3850	26671,2	-10800
14.	8,8	85765,2	2590	46310,4	-18700
15.	8,9	86512,4	2790	39003,6	-12100
16.	9,1	87638,3	2950	36500,7	-21050
17.	9	86102,6	3040	36967,4	-17250
18.	8,6	77868	2850	27724	-12400
19.	8,7	79051,8	3540	27001,2	-12050
20.	8,8	82803,2	4680	47620,4	-18150
21.	8,9	83377,6	3980	45818,6	-17980
22.	9,1	83367,6	4125	34540,7	-18150
23.	9	83569,95	4320	34002,4	-17090
24.	8,6	78077	2980	29522	-13100
25.	8,7	81231,6	3250	27683,2	-13100
26.	8,8	80866	4350	50020,4	-19620
27.	8,9	84435,2	4160	45140,6	-18050
28.	9,1	87326,7	3990	36986,7	-18340
29.	9	84455,75	4150	35017,4	-19040
30.	8,6	77893,5	4350	32378	-19250

Контрольные вопросы:

1.Для чего нужно знать линейные, объемные и массовые характеристики грузов?

2. Что такое грузовой план судна?

3. Какие требования предъявляются к грузовому плану судна?

4. Кто составляет грузовой план судна?

5. Чем отличается предварительный грузовой план от исполнительного?

6. Как рассчитать дифферент судна?

7. Как размещаются на судне грузы в зависимости от их свойств?

8. Как рассчитываются допустимые нагрузки на палубу судна?

9. Как рассчитать метацентрическую высоту судна?

10. Какие выполняются работы при подготовке судна к загрузке?

11. Как учитывается последовательность портов загрузки/разгрузки судна при составлении грузового плана?

12. Как можно изменить дифферент путем перемещения груза?

13. Как рассчитывается дифферент судна?

14. Как рассчитывается остойчивость судна?

15. Как влияет наличие свободной поверхности жидкости в танках двойного дна на остойчивость судна?

16. Как можно изменить метацентрическую высоту путем перемещения груза?

17. Какие особенности составления грузового плана контейнеровоза?