Способ контроля остойчивости судна

 

Использование: в судостроении, для контроля остойчивости судна в условиях эксплуатации. Сущность изобретения: измеряют период бортовой качки, осадку носом и кормой, кажущийся период волны, курсовой угол, скорость судна, период колебательного движения судна относительно поперечной центральной оси и напряжения, действующее на миделе в контролируемом сечении по правому и левому бортам верхней палубы. 2 ил.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к способам контроля остойчивости судна в условиях эксплуатации, и может быть использовано при создании навигационных экспертных систем.

Известен способ контроля устойчивости, основанный на измерении периода бортовой качки и определении расчетом метацентрической высоты, при вычислении которой дополнительно измеряют осадки носом и кормой, кажущийся период волны, курсовой угол и скорость судна на нерегулярном волнении. Недостаток способа низкая достоверность контроля безопасности судна в экстремальных ситуациях, особенно при резкой качке и интенсивных динамических нагрузках на корпус судна.

Цель изобретения повышение достоверности оценки безопасности эксплуатации судна.

Сущность изобретения: дополнительно измеряют период колебаний судна относительно поперечной центральной оси и напряжения, действующие по обеим бортам верхней палубы в плоскости миделя.

На фиг. 1 представлена структурно-функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 схема выбора оптимального курсового угла.

Способ контроля остойчивости судна осуществляют следующим образом.

Измеряют курсовой угол волны, скорость судна, осадки носом и кормой и одновременно производят регистрацию периодов колебаний судна относительно продольной и поперечной центральных осей и напряжения, действующие по бортам верхней палубы в плоскости миделя.

По данным измерений устанавливают: водоизмещение, кажущийся период и фактическую метацентрическую высоту и производят оценку ситуации путем сопоставления фактических показателей остойчивости, качки и прочности с допустимыми значениями по условиям: h<h, σ>σ_кр, W, (1) где h_кр критическая метацентрическая высота; σ и σ_кр фактическое и допустимое напряжения; W=(0,7-1,3) τ_Θ или (0,7-1,3) τ_Ψ; τ_Θ и τ_Ψ периоды бортовой и килевой качки судна; область допустимого изменения курсового угла волны ϕ_доп= ϕ ±15^о, внутри которой выделяют зоны неблагоприятных курсовых углов, определенных условиями (1); метацентрическую высоту h(ϕ), действующие напряжения σ (ϕ) и полное гидродинамическое сопротивление R(ϕ) в диапазоне ϕ_доп , (2) где f₁(ϕ)=а₁+а₂ ϕ²+а₃ ϕ³+а₄ ϕ⁴+а₅ϕ ⁵+а₆ϕ ⁶; f₂(ϕ)=b₁ϕ ²+b₂ϕ ³+b₃ϕ ⁵+b₄ ϕ⁶+b₅ ϕ⁷+ +b₆ϕ ⁹; f₃( ϕ)=c1ϕ* +с₂(ϕ*)³+c₃(ϕ*)⁴+ с₄(ϕ*)⁵+
+ с₅(ϕ*)⁶+с₆(ϕ*)⁹˙[1+f(κ_R)][1+f(κ_q)] а₁=-0,13, а₂=-0,29, а₃=0,50, а₄=-0,10, а₅=0,006, а₆=-0,002; b₁=-1,58, b₂=1,03, b₃=-0,061, b₄=-0,03, b₅=0,013, b₆=-0,00027; c₁=3,34, c₂=-2,60, c³=0,54, c₄=0,19, c₅=0,0402, c₆=-0,0048; ϕ=0 соответствует движению судна на попутном волнении, а ϕ*=0 на встречном волнении; при ϕ*= 3 π/2- π f₃(ϕ)=f₃(ϕ*=3 π/2)=const; σ₁ и σ₂ напряжения от общего изгиба корпуса на волнении, установленные при положении судна вразрез волнам и лагом к волнению; f(κ_R)=3(κ_R-0,9); κ_R=(1,2-0,1 α^1/2)-(2,9 α^1/2-1,9)Fr; Fr= V/(gL)^1/2; g ускорение свободного падения; L длина судна; f(κ_q)= -1,05q*+0,78(q*)²; q*=q-0,3; q=q_o(10h_3%/L); q_o=1,0 для развитого, q_o= 0,7 для развивающегося и q_o=1,5 для волнения зыби; h_3% высота волны 3%-ной обеспеченности; R_о сопротивление судна на тихой воде; Δ R дополнительное сопротивление на встречном волнении; α коэффициент полноты ватерлинии;
оптимальные значения курсового угла ϕ_орt и скорости судна V_орt, соответствующие минимуму полного гидродинамического сопротивления на участке ϕ_доп (при отсутствии указанного минимума принимают наименьшую величину сопротивления за пределами выделенных по условиям (1) зон неблагоприятных курсовых углов), где V_opt=V+ Δ V; V скорость; Δ V=[(R/R*)^1/3-1] приращение скорости, вызванное снижением сопротивления; R и R* значения сопротивления при курсовых углах ϕ и ϕ_opt.

Устройство содержит датчики курсового угла 1 и скорости судна 2, значения которых вводят в ЭВМ 10 с помощью дисплея 11, датчики периодов колебательного движения судна относительно продольной 3 и поперечной 4 центральных осей, датчики 5 и 6 давлений, характеризующие осадки судна носом и кормой, датчики напряжений по правому 7 и левому 8 бортам верхней палубы в плоскости миделя, сигналы от которых поступают на вход программно-управляющего модуля 9 преобразования исходной информации и ввода ее в ЭВМ 10 с цветным графическим дисплеем 11 и принтером 12.

Формула изобретения

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ОСТОЙЧИВОСТИ СУДНА, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности оценки безопасности эксплуатации судна, дополнительно измеряют период колебаний судна относительно поперечной центральной оси и напряжения, действующие по бортам верхней палубы в плоскости миделя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2