Динамические наклонения судна

1.

ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова
Факультет навигации и связи
Кафедра МиУС
Коротков Б.П.
Теория судна. Статика
Лекция № 8
Динамические
наклонения судна
1

2. Вопросы лекции

1. Наклонение судна при
динамическом воздействии
кренящего момента
2. Диаграмма динамической
остойчивости
2

3. Знание, понимание и профессиональные навыки в соответствии с минимальным стандартом компетентности для вахтенных помощников капитана су

Знание, понимание и профессиональные
навыки в соответствии с минимальным
стандартом компетентности для
вахтенных помощников капитана судов (в
соответствии с ПДНВ)
1. Знание влияния груза, включая
тяжеловесные грузы, на мореходность и
остойчивость судна
2. Рабочее знание и применение информации
об остойчивости, посадке и напряжениях,
диаграмм и устройств для расчета
напряжений в корпусе
3

4. Знание, понимание и профессиональные навыки в соответствии с минимальным стандартом компетентности для капитанов и старших помощников ка

Знание, понимание и профессиональные
навыки в соответствии с минимальным
стандартом компетентности для
капитанов и старших помощников
капитана (в соответствии с ПДНВ)
1. Понимание основных принципов устройства судна, теорий и
факторов, влияющих на посадку и остойчивость, а также мер,
необходимых для обеспечения безопасной посадки и
остойчивости
2. Использование диаграмм остойчивости и дифферента и
устройств для расчета напряжений в корпусе, включая
автоматическое оборудование, использующее базу данных, и
знание правил погрузки и балластировки, для того чтобы
удерживать напряжения в корпусе в приемлемых пределах
4

5.

1. Наклонение судна при
динамическом воздействии
кренящего момента
5

6.

Статическое (медленное) воздействие
Динамическое (мгновенное) воздействие6

7.

• Динамическое наклонение – это
наклонение, происходящее с заметной
угловой скоростью, которой нельзя
пренебречь
• Примеры динамических наклонений:
– Порыв шквального ветра;
– Рывок буксирного троса;
– Воздействие на судно одиночной волны
7

8.

• Динамический кренящий момент mкр д –
это внешний момент, действующий
кратковременно
• Динамический угол крена д – это
наибольший угол крена, которого
достигнет судно при воздействии mкр д
• Динамическая остойчивость – это
способность судна выдерживать, не
опрокидываясь, динамическое
воздействие
8

9.

Статический (равновесный) угол крена р
9

10.

Динамический (неравновесный) угол крена д
10

11.

• В процессе динамического наклонения
на судно действуют:
– кренящий момента mкрд
– восстанавливающий момент m
• Угловая скорость судна сначала
увеличивается, затем уменьшается
• При достижении креном величины д
судно останавливается: угловая
скорость равна нулю
11

12.

• Судно приобретает кинетическую
энергию (КЭ) за счет работы моментов
mкрд и m
• При достижении креном величины д
кинетическая энергия судна равна нулю
(движение прекратилось):
• При = д КЭ = 0
12

13.

• A и U - это работы mкр и m :
• - текущее значение угла крена
• Кинетическая энергия равна разности
работ моментов:
КЭ = A - U
13

14.

• Кинетическая энергия:
или:
14

15. Условие для определения динамического угла крена

• При достижении судном угла д работа
кренящего момента, совершенная над
судном, становится равной работе
восстанавливающего момента
15

16.

• Иначе это условие можно записать в
виде:
• при = д:
16

17. A = U

A = U
m mкр
A
m ( )
U
mкр д ( )
0
ст
д
17

18. Определение величины д

Определение величины д
m mкр
Площадь 1
Площади 2
m ( )
=
2
mкр д ( )
1
0
ст
д
18

19.

• При использовании ДСО в масштабе
плеч, на нее наносится график плеча
динамического кренящего моментаl д( ):
19

20.

l
0
20

21.

1
2
m mкр
Судно опрокинется
2
m ( )
mкр д ( )
1
0
ст
21

22. Пределы динамической остойчивости

l lкр
lст*
lкр*
0
l ( )
2
1
1 = 2
д*
lст* - плечо предельного статического момента
lкр* - плечо предельного, выдерживаемого судном
динамического кренящего момента
д* - предельный угол динамического крена
22

23.

1. Динамические наклонения всегда
опаснее статических: д > ст
2. Как правило, д > 2 ст. В упрощенных
оценках часто полагают д = 2 ст
3. Площадь, ограниченная ДСО и осью
углов, характеризует способность
судна выдерживать динамические
наклонения
23

24. Запас динамической остойчивости

Запас динамической
остойчивости судна – это вся
площадь, ограниченная ДСО и
осью углов в пределах от =0 до
= з
24

25.

Запас динамической
остойчивости
l
l ( )
l m
0
m
з
Запас динамической остойчивости зависит от:
- величин m и l m
- формы ДСО
25

26. Роль высоты надводного борта

• Угол максимума ДСО m и плечо
максимального восстанавливающего
момента l m зависят от высоты
надводного борта судна
• Увеличение высоты надводного
непроницаемого борта ведет к
увеличению запаса динамической
остойчивости
26

27.

3
2
1
l
l 1
l 2
l 3
0
27

28.

Сохранение высоты надводного
непроницаемого борта ведет к
сохранению запасов
плавучести, статической и
динамической остойчивости
28

29. “Captain” и “Monarch”

Edward James Reed
Capt. Cowper Coles
29

30.

HMS “Monarch”
HMS “Captain”
Высота надводного борта “Monarch”
более, чем в два раза превосходила
высоту надводного борта “Captain”
30

31. Модель «Captain»

31

32. 7 сентября 1870г

• Во время парусной гонки, устроенной
командующим эскадрой, «Кэптен»
погиб, опрокинувшись под
воздействием порыва шквального ветра
• Погибли 480 членов экипажа, включая
капитана Кольза и проектировщика.
Спаслись 17 человек на кормовом
баркасе.
32

33. 6 сентября 1870г

33

34. 7 сентября 1870г

34

35.

l
lкр
ДСО
“Mon.”
ДСО
“Capt.”
hC
l ( )M
lшквал
hM
lкр ветр
l ( )C
14
10
20
30
40 50
57,3
60
70
hC > hM
Запас дин. остойч. “Mon.” значительно больше
35
запаса дин. остойч. “Capt.”

36.

2. Диаграмма динамической
остойчивости
36

37.

• Работа восстанавливающего момента
на рассматриваемом наклонении U это мера динамической остойчивости
• В морской практике в качестве меры
используется плечо динамической
остойчивости:
37

38. Диаграмма динамической остойчивости (ДДО)

• Диаграмма динамической остойчивости
– это зависимость плеча динамической
остойчивости от угла крена при
постоянной нагрузке судна:
d ( ) при , zg = const
38

39. Связь ДДО и ДСО

d
l
l 2
l ( )
d ( )
2
d 1
0
1 d 1
m 2
з
39

40. Свойства диаграммы динамической остойчивости:

1. Ордината ДДО равна площади,
ограниченной ДСО, осью углов и
пределами, в которых совершается
наклонение
2. Точка перегиба ДДО соответствует
максимуму ДСО
3. Максимум ДДО соответствует углу
заката ДСО
40

41. Свойства диаграммы динамической остойчивости:

4. ДДО положительна для наклонений на
оба борта
5. Тангенс угла наклона касательной к
ДДО равен соответствующей ординате
ДСО
41

42. Задание на самостоятельную работу

• Теория судна. Статика. ГМА, 2009
• Стр. 77 – 85.
42

43. Конец

43