Статика корабля

ТЕМА: РАСЧЕТЫ ПО СТАТИКЕ КОРАБЛЯ

ОГЛАВЛЕНИЕ


Введение

1. Исходные данные

2. Кривые элементов теоретического чертежа

3. Масштаб Бонжана

4. Расчет посадки и остойчивости судна

5. Расчет посадки и остойчивости поврежденного судна

6. Сводные данные

7. Проверка по критерию погоды и ускорения

Заключение.

Приложение 1. Масштаб Бонжана

Приложение 2.Строеввя по шпангоутам

Приложение 3. Диаграмма статической и динамической остойчивости

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ


Задача судостроительных наук — изучение отдельных эксплуатационных и мореходных качеств судна, а также техники, обеспечивающей эти качества. Одной из наиболее важных судостроительных наук является теория корабля (или теория судна).

Теорией корабля называется наука о равновесии и движении судна. Она состоит из двух частей — статики судна и динамики судна.

Под статикой корабля обычно подразумевают раздел теории корабля, посвященный изучению основных мореходных качеств — плавучести и остойчивости целого и поврежденного корабля.

Задача статики состоит:

1) в установлении характеристик, при помощи которых можно оценить качественно и количественно плавучесть и остойчивость целого и поврежденного корабля;

2) в установлении математической связи между размерами и формой корабля и характеристиками плавучести и остойчивости;

3) в разработке практических методов расчета, позволяющих вычислить характеристики плавучести и остойчивости исходя из размеров и формы обводов корабля.

Размеры и форма обводов корабля фиксируются на теоретическом чертеже, который является основным чертежом всякого судна. Так как обводы корабля задаются только теоретическим чертежом и не выражаются аналитическими зависимостями, необходимые для определения характеристик плавучести и остойчивости расчеты выполняют исходя из размеров, снятых с теоретического чертежа, и применяя известные в математике методы приближенного вычисления определенных интегралов.

Исходя из вышесказанного можно сформулировать цель данной работы:

Создание плазовой таблицы судна путем ее пересчета с плазовой таблицы судна-прототипа.

Создание теоретического чертежа.

Расчеты кривых элементов теоретического чертежа, масштаба Бонжана, посадки и остойчивости для судна в полном грузу.

Создание повреждения судна и расчет элементов поврежденного судна.

Расчеты в данной работе выполнены с помощью программы S1, созданной в С-Пб. ГМТУ.

Программа S1 предназначена для проведения ряда гидростатических расчетов морских транспортных судов в рамках курсовых и дипломных проектов.

Программа S1 позволяет выполнять:

ввод теоретического чертежа (по шпангоутам и фор-/ахтерштевня) в графическом редакторе;

проверку строевой по шпангоутам, ватерлинии и основных элементов судна-проекта;

линейное (афинноe) перестроение теоретического чертежа при изменении длины, ширины, и/или осадки или увеличение цилиндрической вставки;

ввод 5-ти вариантов нагрузки судна;

расчет кривых элементов теоретического чертежа;

расчет Масштаба Бонжана и Кривых Власова;

удифферентовка (расчет посадки) судна;

расчет остойчивости судна на больших углах крена (диаграмма остойчивости);

расчет изгибающих моментов и перерезывающих сил на тихой воде;

вывод результатов в виде отчетных таблиц и графиков на экране и в файл формата DXF;

вывод теоретического чертежа в текстовый файл;

вывод теоретического чертежа в файл типа DXF для использования в чертежных программах, таких как AutoCAD (как в двухмерном, так и в трехмерном описании);

расчет непотопляемости судна по специальной методике.


Рисунок 1. Пример DXF файла, созданного программой S1


В ходе выполнения данной работы необходимо построить теоретический чертеж корпуса судна. Для построения корпуса и контуров штевней составляем таблицу основных абсцисс, ординат и аппликат. В исходной таблице даны значения безразмерных абсцисс, ординат и аппликат корпуса судна.

При составлении таблиц использованы следующие обозначения:

ВП - ординаты линии борта главной палубы;

Zвп - аппликаты линии борта главной палубы;

Z1 - аппликаты контуров» шпангоутов на первом батоксе;

Z2 - аппликаты контуров шпангоутов на втором батоксе;

Zф - аппликата точки пересечения контура форштевня с верхней палубой;

Zа - аппликата точки пересечения контура ахтервтевня с верхней палубой;

Xф - абсциссы контура форштевня, отсчитываемые от нулевого шпангоута: положительные в нос, отрицательные в корму;

Xа - абсциссы контура ахтерштевня, отсчитываемые от десятого шпангоута: положительные в нос, отрицательные в корму.

Затем составляем таблицу, аналогичную приведенной в задании, но содержащую размерные величины абсцисс, ординат и аппликат. По данным заполненной таблицы строим теоретический чертеж корпуса судна.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ


Длина между перпендикулярами: Lpp= 100 м
Отношение длины к ширине:
L/B= 6.5

Отношение ширины к осадке:
B/T= 2.5


Исходная безразмерная таблица плазовых ординат. Таблица 1.1
№ ВЛ Ординаты Xф Xа

Номера теоретических шпангоутов


0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0 - 0.000 0.096 0.358 0.585 0.699 0.513 0.348 0.165 0.009 - -0.190 0.893
1 - 0.173 0.414 0.707 0.912 0.968 0.868 0.651 0.379 0.183 - -0.089 0.417
2 - 0.204 0.498 0.800 0.969 1.000 0.958 0.783 0.450 0.226 - -0.065 0.083
3 - 0.215 0.540 0.837 0.978 1.000 0.995 0.863 0.536 0.222 - -0.052 0.208
4 - 0.220 0.559 0.849 0.985 1.000 1.000 0.915 0.650 0.240 - -0.038 0.346
5 - 0.231 0.578 0.859 0.986 1.000 1.000 0.952 0.789 0.433 - -0.024 0.226
6ГВЛ 0.000 0.252 0.604 0.870 0.987 1.000 1.000 0.975 0.885 0.610 0.225 0.000 -0.426
7 0.016 0.293 0.645 0.886 0.987 1.000 1.000 0.991 0.945 0.737 0.369 0.031 -0.548
8 0.041 0.363 0.697 0.903 0.987 1.000 1.000 1.000 0.971 0.819 0.463 0.083 -0.558
ВП 0.149 0.544 0.797 0.930 0.987 1.000 1.000 1.000 0.986 0.873 0.548 0.247 -0.536
Zвп 1.677 1.633 1.583 1.533 1.510 1.490 1.479 1.479 1.481 1.510 1.563 Zф Zа
Z1 - 1.275 0.090 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.106 0.760 1.123

Z2 - - 1.250 0.138 0.013 0.000 0.030 0.185 0.685 1.073 - 1.688 1.594

Главные размерения судна:
Длина наибольшая:

Lmax= 107.83 м
Длина между перпендикулярами: Lpp= 100.00 м
Ширина:


B= 15.38 м
Высота борта на миделе:
H= 9.17 м
Осадка судна:


T= 7.69 м
Теоретическая шпация:
dL= 10 м

Таблица плазовых ординат судна.
Таблица 2
№ ВЛ Ординаты, м Xф от миделя, м Xа от миделя, м

Номера теоретических шпангоутов


0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0 - 0.00 0.74 2.75 4.50 5.38 3.94 2.68 1.27 0.07 - 48.10 -41.07
1 - 1.33 3.18 5.44 7.01 7.44 6.67 5.01 2.91 1.41 - 49.11 -45.83
2 - 1.57 3.83 6.15 7.45 7.69 7.37 6.02 3.46 1.74 - 49.35 -49.17
3 - 1.65 4.15 6.44 7.52 7.69 7.65 6.64 4.12 1.71 - 49.48 -47.92
4 - 1.69 4.30 6.53 7.57 7.69 7.69 7.04 5.00 1.85 - 49.62 -46.54
5 - 1.78 4.44 6.61 7.58 7.69 7.69 7.32 6.07 3.33 - 49.76 -47.74
6ГВЛ 0.00 1.94 4.64 6.69 7.59 7.69 7.69 7.50 6.81 4.69 1.73 50.00 -54.26
7 0.12 2.26 4.96 6.81 7.59 7.69 7.69 7.62 7.27 5.67 2.84 50.31 -55.48
8 0.32 2.79 5.36 6.94 7.59 7.69 7.69 7.69 7.47 6.30 3.56 50.83 -55.58
ВП 1.15 4.18 6.13 7.15 7.59 7.69 7.69 7.69 7.58 6.71 4.21 52.47 -55.36
Zвп, м 10.31 10.05 9.74 9.43 9.29 9.16 9.10 9.10 9.11 9.29 9.61 Zф от ОП, м Zа, от ОП, м
Z1, м - 7.85 0.55 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.65 4.67 6.91

Z2, м - - 7.69 0.85 0.08 0.00 0.18 1.14 4.21 6.60 - 10.38 9.80

По данным приведенной выше пересчитанной плазовой таблицы в программе “S1” создана математическая модель корпуса судна.


Рис. 1.2 Проекция корпус теоретического чертежа корпуса судна


Рис. 1.3 Трехмерная математическая модель корпуса судна


Далее приведены результаты расчетов в табличной форме, выполненные с помощью программы “S1”.

КРИВЫЕ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ЧЕРТЕЖА


Кривые элементов теоретического чертежа – это группа величин, вычисляемых с использованием геометрической модели судна.

К кривым элементов теоретического чертежа относят:

Объемное водоизмещение V:



где w(х) – площадь погруженной части теоретического шпангоута с абсциссой х;

у(x,z) – ордината точки на теоретической поверхности корпуса, симметричного относительно ДП;

S(z) – площадь теоретической ватерлинии, параллельно ОП.

Координаты центра величины xc и zc (ус=0 в силу симметрии корпуса судна относительно ДП):



где Му – статический момент площади ватерлинии относительно оси OY;

Xf – абсцисса центра тяжести площади действующей ватерлинии;

Mxy, Myz, Mzx – статические моменты водоизмещения относительно осей OZ, OX, OY соответственно.

Площадь ватерлинии S:



Абсцисса центра тяжести площади ватерлинии xf:



Центральные моменты инерции площади ватерлинии Ix и Iyf;



Продольный (R) и поперечный (r) метацентрические радиусы:



Аппликата поперечного метацентра:



Коэффициенты полноты.

В данном разделе приведены результаты расчетов кривых элементов теоретического чертежа судна.


программа S1 - DERGUNOV.KET Таблица 2.1

╔════════════════════════════════════════════════════════════╗

║ расчет кривой элементов теоретического чертежа ║

╠════════════════════════════════════════════════════════════╣

║ T - осадка, м ║

║ V - обьёмное водоизмещение, м**3 ║

║ Xc - координаты центра величины, м ║

║ Zc - координаты центра величины, м ║

║ r - поперечный метацентрический радиус, м ║

║ R - продольный метацентрический радиус, м ║

║ Zm - параметр Zm=(4)+(5),м ║

╠═══════╤══════════╤════════╤═══════╤═══════╤═══════╤════════╣

║ T │ V │ Xc │ Zc │ r │ R │ Zm ║

╟───────┼──────────┼────────┼───────┼───────┼───────┼────────╢

║ .10 │ 33.8 │ 5.00 │ .05 │ 112.7 │ 4793. │ 112.73 ║

║ .56 │ 318.1 │ .33 │ .30 │ 22.3 │ 869. │ 22.56 ║

║ 1.02 │ 660.4 │ .74 │ .55 │ 14.1 │ 505. │ 14.63 ║

║ 1.48 │ 1043.9 │ .51 │ .80 │ 10.4 │ 354. │ 11.18 ║

║ 1.93 │ 1445.3 │ .52 │ 1.05 │ 8.2 │ 273. │ 9.27 ║

║ 2.39 │ 1862.2 │ .19 │ 1.30 │ 6.8 │ 220. │ 8.11 ║

║ 2.85 │ 2295.6 │ .25 │ 1.54 │ 5.8 │ 183. │ 7.33 ║

║ 3.31 │ 2726.8 │ .18 │ 1.78 │ 5.0 │ 156. │ 6.83 ║

║ 3.77 │ 3175.9 │ .10 │ 2.03 │ 4.5 │ 137. │ 6.51 ║

║ 4.23 │ 3614.6 │ .09 │ 2.27 │ 4.1 │ 124. │ 6.33 ║

║ 4.68 │ 4076.9 │ -.03 │ 2.52 │ 3.7 │ 115. │ 6.25 ║

║ 5.14 │ 4551.8 │ -.23 │ 2.76 │ 3.5 │ 111. │ 6.25 ║

║ 5.60 │ 5035.1 │ -.53 │ 3.02 │ 3.3 │ 111. │ 6.30 ║

║ 6.06 │ 5540.1 │ -.82 │ 3.27 │ 3.1 │ 110. │ 6.38 ║

║ 6.52 │ 6064.8 │ -1.19 │ 3.54 │ 2.9 │ 108. │ 6.48 ║

║ 6.98 │ 6604.5 │ -1.52 │ 3.80 │ 2.8 │ 105. │ 6.60 ║

║ 7.44 │ 7145.8 │ -1.84 │ 4.06 │ 2.7 │ 103. │ 6.73 ║

║ 7.89 │ 7706.8 │ -2.09 │ 4.32 │ 2.6 │ 100. │ 6.88 ║

║ 8.35 │ 8272.6 │ -2.29 │ 4.59 │ 2.4 │ 97. │ 7.03 ║

║ 8.81 │ 8856.6 │ -2.50 │ 4.85 │ 2.3 │ 95. │ 7.19 ║

╚═══════╧══════════╧════════╧═══════╧═══════╧═══════╧════════╝

Таблица 2.2

╔════════════════════════════════════════════════════════════╗

║ расчет кривой элементов теоретического чертежа ║

╠════════════════════════════════════════════════════════════╣

║ T - осадка, м ║

║ S - площадь ватерлинии, м**2 ║

║ Xf - координаты ЦТ площади ватерлинии, м ║

║ моменты инерции площади ватерлинии : ║

║ Ix - относительно центральной продольной оси, м**4 ║

║ Iy - относительно оси Y через мидель, м**4 ║

║ If - относительно центральнoй поперечной оси, м**4 ║

╠═══════╤══════════╤════════╤══════════╤══════════╤══════════╣

║ T │ S │ Xf │ Ix │ Iy │ If ║

╟───────┼──────────┼────────┼──────────┼──────────┼──────────╢

║ .10 │ 521.5 │ .11 │ .381E+04 │ .162E+06 │ .162E+06 ║

║ .56 │ 707.2 │ .81 │ .708E+04 │ .277E+06 │ .276E+06 ║

║ 1.02 │ 799.3 │ .70 │ .930E+04 │ .334E+06 │ .333E+06 ║

║ 1.48 │ 855.8 │ .49 │ .108E+05 │ .369E+06 │ .369E+06 ║

║ 1.93 │ 893.3 │ .25 │ .119E+05 │ .394E+06 │ .394E+06 ║

║ 2.39 │ 920.0 │ .07 │ .127E+05 │ .410E+06 │ .410E+06 ║

║ 2.85 │ 939.3 │ -.04 │ .133E+05 │ .421E+06 │ .421E+06 ║

║ 3.31 │ 952.7 │ -.09 │ .138E+05 │ .427E+06 │ .427E+06 ║

║ 3.77 │ 967.5 │ -.30 │ .142E+05 │ .435E+06 │ .435E+06 ║

║ 4.23 │ 985.1 │ -.64 │ .147E+05 │ .448E+06 │ .447E+06 ║

║ 4.68 │ 1008.8 │ -1.20 │ .152E+05 │ .469E+06 │ .467E+06 ║

║ 5.14 │ 1043.7 │ -2.14 │ .159E+05 │ .505E+06 │ .500E+06 ║

║ 5.60 │ 1086.0 │ -3.36 │ .165E+05 │ .559E+06 │ .547E+06 ║

║ 6.06 │ 1122.5 │ -4.29 │ .172E+05 │ .610E+06 │ .589E+06 ║

║ 6.52 │ 1154.8 │ -4.91 │ .178E+05 │ .655E+06 │ .627E+06 ║

║ 6.98 │ 1184.1 │ -5.31 │ .185E+05 │ .697E+06 │ .663E+06 ║

║ 7.44 │ 1209.6 │ -5.50 │ .191E+05 │ .734E+06 │ .697E+06 ║

║ 7.89 │ 1233.2 │ -5.55 │ .197E+05 │ .769E+06 │ .731E+06 ║

║ 8.35 │ 1256.0 │ -5.48 │ .202E+05 │ .805E+06 │ .767E+06 ║

║ 8.81 │ 1278.0 │ -5.30 │ .208E+05 │ .840E+06 │ .804E+06 ║

╚═══════╧══════════╧════════╧══════════╧══════════╧══════════╝


Таблица 2.3

╔════════════════════════════════════════════════════════════╗

║ расчет кривой элементов теоретического чертежа ║

╠════════════════════════════════════════════════════════════╣

║ T - осадка, м ║

║ V - обьёмное водоизмещение, м**3 ║

║ Lwl - длина ватерлинии, м