Багатоцільовий глісуючий катер

 

 

 

3. Центровка катера.

 

Введение.

 

Удифферентовка судна – это такое распределение груза по его длине , при котором центр тяжести и центр величины располагаются на одной вертикали при расчетной посадке судна. Другими словами удифферентовать судно значит удовлетворить второму условию статики.

где xg – абсцисса центра тяжести катера;

xc – абсциссы центра величины катера.

 

При удифферентовке учитывается, что теоретический чертеж судна к этомумоменту уже разработан и положение центра величины назначено так, чтобысопротивление воды движению судна приближалось к минимально возможному.

Поэтому процесс удифферентовки осуществляется путем регулирования положения центра тяжести судна . Этот процесс можно разбить на следующие этапы:

1. Первоначальная расстановка переборок.
2. Определение абсцисс центра тяжести масс составляющих нагрузки.
3. Определение дифферента, имеющего место при первоначальной расстановке переборок  и распределении дедвейта.
4. Перемещение грузов и переборок с целью выполнения условия xg = xc

Размещение помещений судна  по его длине представлено на чертеже общего расположения.

Для вычисления координат Центра масс судна для различных случаев нагрузки, необходимо определить отдельно координаты Центра масс судна порожнем (таблица 3.1) и в полном грузу(таблица 3.2).

Координаты центров масс будем находить по следующим зависимостям:

;

,

где xg – абсцисса центра тяжести катера;

zg – абсциссы центра величины катера;

xi – абсцисса центра тяжести составляющих статей нагрузки;

zi – аппликата центра тяжести составляющих статей нагрузки;

Рi – масса статьи.

 

Координаты составляющих статей нагрузки найдем путем пересчета данных прототипа по следующим формулам:

;

.

где xi – абсцисса центра тяжести составляющих статей нагрузки;

zi – аппликата центра тяжести составляющих статей нагрузки;

– длина прототипа;

– длина проекта.

– высота борта прототипа;

– высота борта проекта;

 

Центровка глиссирующего судна.

Положение центра тяжести судна оказывает большое влияние на гидродинамические качества и устойчивость движения глиссирующих судов.

Излишнее носовое расположение центра тяжести затрудняет выход на режим глиссирования, обуславливает малый угол атаки, когда смоченная поверхность увеличивается, сопротивление трения возрастает, гидродинамическое качество падает. При этом возникает опасность дельфинирования (дельфинирование – неустойчивое движение глиссера с плавным периодическим раскачиванием вокруг поперечной оси, иногда со все усиливающимся размахом).

При излишне кормовом расположении центра тяжести угол атаки резко возрастает, в связи с чем глиссирование становится неустойчивым, что также ведет к падению гидродинамического качества. На реданных катерах, такая центровка способствует возникновению рикошетирования носового редана (рикошетирование – особый режим движения, при котором поддержание судна осуществляется нестационарными силами, идентичными силам при косом ударе об воду).

Для  реданных катеров центр тяжести распологается позади носового редана. Наиболее оптимальной величиной отстояния центра тяжести можно считать , где – отстояние носового редана от транца.

При центровке трехточечных глиссеров и катамаранов, то есть судов с аэродинамической загрузкой, центр тяжести следует распологать с учетом расположения центра аэродинамических сил. Центр тяжести должен находится впереди центра приложения аэродинамических сил, чтобы иметь определенный запас продольной остойчивости и таким образом исключить возможность опрокидывания судна через транец.

Для безреданных катеров и мотолодок в первоночальной стадии проектирования можно принимать , где – отстояние центра тяжести судна от транца; – длина судна по ватерлинии на плаву.

Необходимо отметить, что положение центра тяжести по высоте также может оказать влияние на ходовой дифферент судна и следовательно на его гидродинамическое качество. Если продолжение лини действия упора винта (направление гребного оси вала)будет проходить выше центра тяжести, то момент силы упора относительно центра тяжести будет создавать дифферент на нос и наоборот.

Центровка уточняется в результате аэрогидродинамического расчета, и в начальной стадии проектирования необходимо предусмотреть возможность передвижения грузов по длине и высоте судна.

 

3.1. Удифферентовка проектируемого катера.

Удифферентовка проектируемого катера производится для трех случаев нагружения:

– 100% груза и 100% запасов – полное водоизмещение;

– 100% груза и 10% запасов – стандартное водоизмещение;

– без груза 10% запасов – судно порожнем.

 

Для расчета по прототипу принимается – абсцисса центра тяжести катера измеряемая от 20 теоретического шпангоута.

 

3.11. Расчет центра тяжести судна порожнем.

Расчёт центра тяжести судна порожнем, без груза и 10% запасов, произведён в таблице №3.1-1.

 

Расчет центра тяжести порожнего катера. Таблица 3.1-1

Наименование статьи нагрузки	Масса, т	Координаты, м		Моменты, тм
		xi	ziм	Pi*xi	Pi*zi
Корпус	7,86	0	2,12	0	16,67
Оборудование	13,19	16,70	2,39	220,27	31,52
Механизмы	6,14	7,61	1,18	46,72	7,25
Запасы топлива, воды и масла	–	–	–	–	–
Запас водоизмещения	0,57	10,79	2,04	6,15	1,16
Снабжение, личный состав и провизия.	–	–	–	–	–
Груз	–	–	–	–	–
Водоизмещение порожнем	27,76			273,14	56,62

;

.

 

3.1.2 Расчет центра тяжести катера в стандартном водоизмещении.

Расчёт центра тяжести катера при стандартном водоизмещении, 100% груза и 10% запасов, произведён в таблице №3.1-1.

Расчет центра тяжести катера в стандартном водоизмещении.

Таблица 3.1-2

Наименование статьи нагрузки	Масса, т	Координаты, м		Моменты, тм
		xi	ziм	Pi*xi	Pi*zi
Корпус	7,86	0	2,12	0	16,67
Оборудование	13,19	16,70	2,39	220,27	31,52
Механизмы	6,14	7,61	1,18	46,72	7,25
Запасы топлива, воды и масла	0,36	2,13	1,45	0,77	0,52
Запас водоизмещения	0,57	10,79	2,04	6,15	1,16
Снабжение, личный состав и провизия.	0,26	8,40	1,99	2,18	0,52
Груз	2,00	10,67	1,85	21,34	3,7
Водоизмещение порожнем	30,38			297,43	61,34

;

.

 

3.1.3. Расчет центра тяжести катера в полном грузу.

Определим координаты центра тяжести судна в полном грузу при 100% груза и 100% запасов.

Расчет центра тяжести катера в полном грузу. Таблица 3.1-3

Наименование статьи нагрузки	Масса, т	Координаты, м		Моменты, тм
		xi	ziм	Pi*xi	Pi*zi
Корпус	7,86	0	2,12	0	16,67
Оборудование	13,19	16,70	2,39	220,27	31,52
Механизмы	6,14	7,61	1,18	46,72	7,25
Запасы топлива, воды и масла	3,58	2,13	1,45	7,63	5,19
Запас водоизмещения	0,57	10,79	2,04	6,15	1,16
Снабжение, личный состав и провизия.	2,62	8,40	1,99	22,08	5,21
Груз	2,00	10,67	1,85	21,34	3,70
Водоизмещение порожнем	35,96			324,19	70,70

 

;

.

 

Центровку катера можно считать удовлетворительной, так как центр тяжести находится в пределах удовлетворяющих оптимальной центровке катера, то есть , а аппликата находится выше линии упора гребного винта.

 

3.1.4. Определение дифферента  катера.

Дифферент судна определим по формуле:

,

где  м – абсцисса центра величины катера;

 – отстояние центра  тяжести от миделя, опрелеляется  из соотношения:

м – отстояние центра тяжести катера от 20 теоретического шпангоута;

м – длина между перпендикулярами катера;

м;

т – полное водоизмещение судна;

 – момент дифферентующий судно на 1 сантиметр, определим из соотношения:

,

 – продольная метацентрическая высота, определяется из соотношения:

м – аппликата центра величины катера;

м – продольный метацентрический радиус;

м – аппликата центра тяжести катера;

м;

Судно считается удифферентованным если значение его дифферента  удовлетворяет условию:

Максимальное значение допустимого дифферента:

см.

Из полученных результатов можно сделать вывод, что судно удифферентовано, так как значение дифферента не превышает допустимо возможное.