где  D - водоизмещение в грузу, т;

   H_m=R+z_c-z_g - продольная метацентрическая высота, м.

   Значения  z_c и R принимаются по кривым плавучести и начальной остойчивости в зависимости от V.

    z_c=1.5 м ; R= 320 м.            

H_m= 400+1.2 – 10.7 =390.5 м, 

K_y=2570.7×390.5=1003858.4 тм 

   Значение коэффициента продольной остойчивости  после переноса груза определяется по формуле:

= K_y - P_г×(z₁-z₀), 

   где z₀, z₁-аппликаты центра масс груза Р_г  до и после переноса, м. 

   

= 1003858.4-176.5× (1.7-3.1)= 1004123.2 тм

   Угол  дифферента y находится из условий равенства дифферентующего и восстанавливающего моментов по формуле 

= = 0.0065 
 
 
 

   Далее определяется осадки носом Т_н и кормой Т_к

Т_н=Т_ср+(L/2-x_f) ×tg y = 2.1+(110,2/2+1.2) × 0.0065 = 2.5 м,

Т_к=Т_ср-(L/2+x_f) ×tg y = 2.4-(110,2/2-1.2) × 0.0065 = 2.0 м. 

где Т_н, Т_к - средние осадки носом и кормой судна соответственно до перемещения груза;

x_f – центр тяжести площадей действующих ватерлиний, м. Определяется в зависимости от Т_ср осадки по кривым плавучести.                                                                              

   x_f = -1.2 м;

 

5. ПРОВЕРКА ОСТОЙЧИВОСТИ  СУДНА

 

   В соответствии с Правилами Речного  Регистра России судно считается  остойчивым, если оно удовлетворяет  основному критерию и дополнительным требованиям остойчивости. 

   5.1. Проверка остойчивости по основному  критерию. 

   Остойчивость  по основному критерию считается  достаточной, если кренящий момент от динамического действия ветра М_кр не превосходит предельно допустимого момента при динамических наклонах судна – М_доп, т.е выполняется условие: 

М_кр

М_доп. 

   Остойчивость  по основному критерию для судов  классов ''М-СП'',''О'', а так же судов  класса ''Р'', допускаемых к плаванию в бассейнах класса ''О'' с ограничениями по  погоде, проверяется  с  учетом амплитуды бортовой качки.

   Методика  определения кренящего момента  от динамического действия ветра  на судно  подробно  изложена в части  IV  ''Остойчивость, непотопляемость и надводный борт'' Правил Речного Регистра России.

   В данном курсовом проекте  проверка остойчивости выполняется для судна  груженого контейнерами. Принято, что контейнеры ставятся на крышках люковых закрытий начиная от транцевой стенки кормового трюма в нос. При погрузке контейнеры ставятся друг к другу вплотную, длинной стороной вдоль судна.

   Площадь парусности S к возвышению центра парусности от основной плоскости z_g определяется при средней осадке Т_ср .Принимается , что судно сидит на ровном киле, т.е. 

Т_ср=Т_н=Т_к=2.7 м. 

   Средняя осадка судна определяется по кривым плавучести (см. рис  7 [1]) в зависимости  от водоизмещения судна в грузу.

D₁=D+n_кон×Р_кон=3600+21´25,4 = 4133.4 т, 

где D- водоизмещение  судна без контейнеров, т

       n_кон- число контейнеров;

       Р_кон- масса одного контейнера, т. 

   Возвышение  центра массы судна с контейнерами над основной плоскостью может быть определено по формуле, м:

z_g1=M_z / D₁,

где M_z=Dz_g+n_кон Р_кон z_{g кон};

   Z_g- возвышение центра массы судна водоизмещением D под основной плоскостью, м.

    z_gкон- возвышение центра  массы контейнеров над основной плоскостью, определяемое по формуле, м:

z_gкон=H+ h_л.з.+ h_кон/2, 

где Н- высота борта , м

   h_л.з=1,5 м –отстояние верхней плоскости люковых закрытий от палубы;

   h_кон- высота контейнеров, м. 

z_gкон=5.5+1.5+

=8,22;

M_z= 3600´3.4+21´25.4´8,22 =16624.5 тм; 

z_g1=

= 4.02 м. 

   Площадь парусности определяется по формуле , м²

S= S_НПК+1,05L H₁+n'_кон l_кон h_кон, 

где S_НПК -площадь парусности надпалубных конструкций, м². Принимается по табл. 1 прил.1.

   Н₁- высота надводного борта, м;

   n_кон-число рядов контейнеров, расположенных по диаметральной плоскости (ДП);

   l_{кон ,} h_кон –длина и высота контейнеров, м. принимается l_кон=9,12 м ,h_кон=2,44 м. 

S=245+1,05´110,2´2.8+7´9.12´2,44=724.7. 

   Возвышение  центра парусности над основной плоскостью определяется по формуле: 

z_п= , 
 

где Z_нпк –возвышение центра парусности надпалубных конструкций, м. 

z_п=

6.14. 

   Величина  предельно допустимого момента  М_доп зависит от геометрических параметров судна  и определяется допустимым углом крена q_доп, за который принимают угол опрокидывания или заливания. Кренящие динамические моменты, соответствующие углам опрокидывания и заливания, называют  предельно допустимые по опрокидыванию М_доп1 и по заливанию М_доп2.

   В курсовом проекте предельно допустимые моменты определяются по диаграмме статической остойчивости (см.рис1). Она представляет собой зависимости плеч статической остойчивости от угла крена судна при различных водоизмещениях и метацентрических высотах .

h_m=z_c+r+z_g1=1.8+4.0-4.02 = 1.78 м. 

М_кр=0.001·p·S·z, 

где р- условное расчетное динамическое давление ветра, Па;

   S- площадь парусности судна при  средней осадке по действующую  ватерлинию, м;

   z- приведенное плечо кренящей пары  при  одновременных крене и  боковом дрейфе

   судна,м.

 

 

z = z_T+a₁·a₂·T_ср 

где z_т-возвышение центра парусности над плоскостью действующей ватерлинии,м.

   Т- средняя осадка по действующей ватерлинии, то есть осадка, соответствующая  расчетному водоизмещению судна, м.;

а₁, а₂ – коэффициенты, учитывающие влияние сопротивления  воды боковому  дрейфу          судна и сил инерции на плечо кренящей пары. Определяется в зависимости от отношений  B/T и z_g/B (где z_g- возвышение центра тяжести) по табл. 3 и табл. 4 соответственно согласно [3] а₁=0.57; а₂=0.46.  

м, 

z = 3.44+0.57×0.46×2.7=4.1 м, 

М_кр= 0.001×273.9×724.7×4.1=813.8 кН×м. 

   В курсовом проекте при проверке остойчивости по основному критерию угол заливания q_зал рекомендуется принять равным углу входа в воду верхней кромки комингса грузового трюма (рис.3). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис.2 

   Величина  угла заливания может быть найдена  по выражению:

    . 

    Далее определяются расчетные амплитуды  бортовой качки q_m, град. Для судов класса ''М-СП''  корпус которых имеет закругленную скулу и не снабжен скуловыми килями (или брусковым килем ). Угол принимается  по таблице 5 [3] в зависимости от значения m которое определяется по формуле, с^-1:

   

, 

где m₁,m₂,m₃- множители , определяемые , следующим образом:

m₁= ,

где h₀-метацентрическая высота, соответствующая данному состоянию нагрузки и вычисляeмая без учета поправки на влияние свободной поверхности жидких грузов, м.

   m₀- величина, принимаемая по табл. 6 [3] в зависимости от параметра n₁: 

n₁= = =0,198, 

где D-вес  судна при средней осадке Т, кН,

   В- расчетная ширина судна, м.

   По  полученному значению n₁ m₀ =0,65 с^-1 

m₁=

.

   Значения  безразмерных множителей m₂ и m₃ учитывающих влияние формы корпуса на амплитуду бортовой качки, принимаются по табл. 7 и табл. 8 [3] в зависимости от отношения В/Т и коэффициента полноты водоизмещения d соответственно m₂=0.8 m₃=0.66 

m = 0.49×0.8×0.66=0.26. 

   По [2] принимаем, что расчетная амплитуда  бортовой качки qm=17 °

    Величина предельно допустимого  момента по углу опрокидывания q_опр определяется по выражению, кНм: 

М_доп1=g·D₁·l_доп1= 9.8·4133.4·0.45=18228.3, 

где g=9,81 м/c² –ускорение свободного падения;

l_доп1-предельно допустимое плечо, соответствующее углу опрокидывания, м. Определяется по диаграмме статической остойчивости  по рекомендациям [2]. l_доп1=0.45. 

    Величина предельно допустимого  момента по углу заливания определяется по выражению, кНм: