Об остойчивости катеров

[vasilisk]

А какая площадь парусности и возвышение центра парусности?

посчитана максимальная допустимая сила ветра в баллах по шкале Бофорта (принимается при кренящем моменте, имеющим ближайшую меньшее значение, чем 4,48 тм, при угле крена 56,4 градуса)
от максимального до "под рангоутом", все варианты
Цифры на картинках

 

[gmdss]

Очень интересно, спасибо за информацию. Одно время интересовался аналогичными вопросами. Пытался изучать ветростойкость мотопарусных промысловых ботов 40-50 годов по Правилам постройки и оборудования традиционных судов (Sicherheitsanforderungen an den Bau und die Ausrüstung von Traditionsschiffen), 2020 г. Ниже выдержка о критериях остойчивости и перевод:

14.2 Критерии остойчивости парусных судов:

a) Метацентрическая высота ≥ 0,6 м

b) Восстанавливающее плечо ДСО при угле максимума ≥ 0,3 м

с) Предельный статический крен под парусами не должен превышать угол погружения кромки палубы в воду или 20°, что меньше.

d) Судно со снятыми парусами должно выдерживать бортовой ветер 12 баллов

е) Угол заливания должен быть не менее 35°

f) Отношение площади под кривой ДСО (В+С) к площади под кривой плеч кренящих ветровых моментов (А+В) должно быть ≥ 1,4 до предельного угла крена (угла заливания).

Выполнение критериев c,d и f проверяют для всех планов парусности (стандартный, штормовые паруса, без парусов и пр.) и случаев нагрузки (порожнем,полная,запасы 10% и др.).

Пример детальных расчётов по этим критериям дан например в материалах расследования причин аварии шхуны Эльба (24,8х5,8м) : Untersuchungsbericht 211/19. Sehr schwerer Seeunfall. Kollision zwischen Traditionsschiff No.5 ELBE.

Я использовал этот Отчёт для ознакомления с практикой применения Правил и верификации своих вычислений. Была построена цифровая модель корпуса шхуны.

Были продублированы разделы расчётов при воздействия ветра 9 баллов на штормовые паруса в случае полной загрузки, а также ветра силой 12 баллов на судно без парусов.

Проверялось отношение (≥ 1,4) площадей под кривой ДСО (B+C) к площадям под кривой кренящих ветровых моментов (A+B) при штормовых парусах (и без парусов), как предписано методикой.

Как видно в данных условиях все критерии выполняются, а разница между данными из Отчёта и расчётными показателями не превышает 5 % отн.

На этом основании в дальнейшем была произведена оценка элементов ветростойкости нескольких промысловых мотопарусных ботов для Севера и Каспия при полной парусности вспомогательных парусов и без них, результаты предполагаю выложить позже.

В связи с этим:

- Нельзя ли уточнить, что означает угол крена 56,4 градуса? Это угол заливания, опрокидывания или что-то другое

- Какие углы крена приняты в качестве предельных в расчётах действия постоянного и шквального ветра?

- Если применяемая методика проверки остойчивости мотопарусной яхты соответствует офиц. Правилам и где-то опубликована, нельзя ли сослаться на источник

 

[vasilisk]

Очень интересно, спасибо за информацию. Одно время интересовался аналогичными вопросами. Пытался изучать ветростойкость мотопарусных промысловых ботов 40-50 годов по Правилам постройки и оборудования традиционных судов (Sicherheitsanforderungen an den Bau und die Ausrüstung von Traditionsschiffen), 2020 г. Ниже выдержка о критериях остойчивости и перевод:

Посмотреть вложение 133165

14.2 Критерии остойчивости парусных судов:

a) Метацентрическая высота ≥ 0,6 м

b) Восстанавливающее плечо ДСО при угле максимума ≥ 0,3 м

с) Предельный статический крен под парусами не должен превышать угол погружения кромки палубы в воду или 20°, что меньше.

d) Судно со снятыми парусами должно выдерживать бортовой ветер 12 баллов

е) Угол заливания должен быть не менее 35°

f) Отношение площади под кривой ДСО (В+С) к площади под кривой плеч кренящих ветровых моментов (А+В) должно быть ≥ 1,4 до предельного угла крена (угла заливания).

Выполнение критериев c,d и f проверяют для всех планов парусности (стандартный, штормовые паруса, без парусов и пр.) и случаев нагрузки (порожнем,полная,запасы 10% и др.).

Пример детальных расчётов по этим критериям дан например в материалах расследования причин аварии шхуны Эльба (24,8х5,8м) : Untersuchungsbericht 211/19. Sehr schwerer Seeunfall. Kollision zwischen Traditionsschiff No.5 ELBE.

Посмотреть вложение 133164

Я использовал этот Отчёт для ознакомления с практикой применения Правил и верификации своих вычислений. Была построена цифровая модель корпуса шхуны.

Посмотреть вложение 133161

Были продублированы разделы расчётов при воздействия ветра 9 баллов на штормовые паруса в случае полной загрузки, а также ветра силой 12 баллов на судно без парусов.

Посмотреть вложение 133183

Проверялось отношение (≥ 1,4) площадей под кривой ДСО (B+C) к площадям под кривой кренящих ветровых моментов (A+B) при штормовых парусах (и без парусов), как предписано методикой.
Посмотреть вложение 133184
Как видно в данных условиях все критерии выполняются, а разница между данными из Отчёта и расчётными показателями не превышает 5 % отн.

Посмотреть вложение 133179

На этом основании в дальнейшем была произведена оценка элементов ветростойкости нескольких промысловых мотопарусных ботов для Севера и Каспия при полной парусности вспомогательных парусов и без них, результаты предполагаю выложить позже.

В связи с этим:

- Нельзя ли уточнить, что означает угол крена 56,4 градуса? Это угол заливания, опрокидывания или что-то другое

- Какие углы крена приняты в качестве предельных в расчётах действия постоянного и шквального ветра?

- Если применяемая методика проверки остойчивости мотопарусной яхты соответствует офиц. Правилам и где-то опубликована, нельзя ли сослаться на источник

Интересная информация, с удовольствием прочитал.
В моем случае расчет сделан графическим методом по критерию внезапного приложения кренящего момента из равенства площадей S1=S2 по диаграмме статической остойчивости. Определен предельный кренящий момент в наихудшем случае, это 17.6 и 56.4 градуса, соответственно расчет возможной силы ветра по каждому варианту несения парусов для не превышения предельного безопасного кренящего момента.


17.6 градуса также соответствует критерию, изложенному у Вас, как "предельный статический крен <20".

 

[xaikan2012]

На Рис. 1 показаны диаграммы плеч статической остойчивости лодки на попутном волнении, расчитанные методом Нечаева по исходным данным, приведённым в предыдущем сообщ. На гладкой воде плечо ДСО при крене 30 градусов состовляет ~0,25 м, на вершине попутной волны уменьшается до ~0,20 м.
Посмотреть вложение 133123

На Рис.2 отмечена позиция лодки на сравнительной диаграмме. Видно, что величина плеч ДСО на вершине попутной волны (синие столбцы) прибл. 0,20 ± 0,005 м типична для многих мореходных судов. Например мотопарусного эксп. судна пр. 545, мотопарусного промыслового бота для Мурмана пр. 516, сейнера СЧС-150, сейнера РС-300 и др.

Посмотреть вложение 133124

По правилам Морского регистра плечо ДСО малых судов (в т.ч. ≤24 м) должно быть не менее 0,25 м на гладкой воде при угле крена θ≥30°. В неявном виде это отражает ситуацию понижения остойчивости малых судов на вершине волны и содержит запас на ухудшение характеристик ДСО в период зависания судна на вершине попутной волны

Метод Нечаева это конечно неплохо, но это уже уходящая, а точнее уже ушедшая классика, к тому же эмпирическая. Наличие твердотельной модели позволяет более строго и достоверно определить все необходимые параметры остойчивости на любом заданном профиле волны. Хоть вдоль, хоть поперек, хоть по косой, а если поднатужится, то и с учетом собственной волны движущегося судна.

 

[gmdss]

Наука не стоит на месте, ясно, что возможности расширяются, в т.ч. и по тематике попутного волнения (C.Д.Чижумов. Основы динамики судов на волнении, стр. 102-108).

Понятно и то, что более надёжные результаты действия на судно кренящей нагрузки могут быть получены на базе специально проведённых экспериментов. Особенно с моделями судов в опытовых бассейнах, которые впрочем доступны лишь в редких НИИ.

Поэтому принимая во внимание все уже проведённые предварительные расчёты, пожелаем vasilisk достроить яхту, спустить её на воду и провести квалифицированное опытное кренование своего судна. Что только и позволит установить реальные характеристики основных элементов и получить достоверный расчёт остойчивости.

 

[vasilisk]

На сегодня у меня посчитаны так сказать предельные параметры, при которых эксплуатация судна будет возможна с учетом возложенных на него задач
Однако расчёт по текущей модели показывает, что я с большой долей уверенности должен выполнить гораздо лучшие показатели по водоизмещению и остойчивости.

 

[xaikan2012]

Наука не стоит на месте, ясно, что возможности расширяются, в т.ч. и по тематике попутного волнения (C.Д.Чижумов. Основы динамики судов на волнении, стр. 102-108).

Посмотреть вложение 133224

Понятно и то, что более надёжные результаты действия на судно кренящей нагрузки могут быть получены на базе специально проведённых экспериментов. Особенно с моделями судов в опытовых бассейнах, которые впрочем доступны лишь в редких НИИ.

Посмотреть вложение 133225
Поэтому принимая во внимание все уже проведённые предварительные расчёты, пожелаем vasilisk достроить яхту, спустить её на воду и провести квалифицированное опытное кренование своего судна. Что только и позволит установить реальные характеристики основных элементов и получить достоверный расчёт остойчивости.

Наука действительно не стоит на месте. И возможности ее действительно расширяются, и расширяются уже последние 50-60 лет разработкой и внедрением в практику методов математического моделирования. Цифровизация в мировой науке рулит уже многие годы. Применительно к судостроению, а конкретнее к всякого рода натурным испытаниям масштабных моделей в бассейнах, это позволяет экономит время, деньги и прочие ресурсы. Вариабильность исследовательских, проектных работ увеличивается в десятки, сотни раз. Также растет и достоверность результатов. Если взять к примеру определение параметров судна по результатам испытаний масштабной модели в бассейне, то в дальнейшем при анализе, и пересчете на натуру требовались учесть различные степени масштабируемости. Например линейные размеры прямо пропорциональны, площади во второй степени, объемы в кубической степени, вязкость воды неизменна. А еще число Рейнольдса. А еще и воздух со своей вязкостью. Наличие математической модели, грамотной модели решает все эти вопросы за раз. За что следует благодарить математиков и программистов. А нам остается только с умом и разумностью пользоваться результатами их труда в форме различных программных продуктов. И заменить редкие НИИ группой грамотных программистов и инженеров судостроителей. Пример Альберт Назаров, Брюс и другие.
Касательно постулата -- предварительный расчет -- опытное кренование (опыт кренования) -- достоверный расчет -- он в не верен. Математическая модель корпуса судна, построенная в САПРе в виде твердотельной модели при достоверных начальных условиях позволяет получить параметры гидростатики, остойчивости и многие другие параметры с точностью в разы выше, чем при классических методах расчета. Опыт кренования проводится для проверки соответствия реальных параметров параметрам проектным. Правильный постулат --- Расчет --- контроль строительства --- опыт кренования --- анализ результатов и оценка невязки с проектными данными с учетом степени точности данных опыта кренования.

 

[gmdss]

Всё вышесказанное о построении твердотельных моделей в САПР, постулатах и программных продуктах конечно интересно и познавательно, но относится всё же к сфере деятельности соответствующих КБ. Такими возможностями большинство участников данного любительского форума не располагает. Поэтому кому интересно, может использовать в предварительных расчётах и иные, более доступные методы и средства. Например vasilisk применил графический метод анализа ДСО, я - метод Нечаева, а xaikan2012 предложил использовать таблицы Еxcel: тема Самостоятельные расчеты в любительском судостроении.

 

[xaikan2012]

Всё вышесказанное о построении твердотельных моделей в САПР, постулатах и программных продуктах конечно интересно и познавательно, но относится всё же к сфере деятельности соответствующих КБ. Такими возможностями большинство участников данного любительского форума не располагает. Поэтому кому интересно, может использовать в предварительных расчётах и иные, более доступные методы и средства. Например vasilisk применил графический метод анализа ДСО, я - метод Нечаева, а xaikan2012 предложил использовать таблицы Еxcel: тема Самостоятельные расчеты в любительском судостроении.

Большинство участников данного любительского форума не только не располагают такими возможностями, но и не желают ими располагать. И очень даже правильно делают, не забивают голову знаниями, которые в жизни им не пригодятся.

 

[gmdss]

Надёжные результаты ... могут быть получены на базе специально проведённых экспериментов. Особенно с моделями судов в опытовых бассейнах, которые впрочем доступны лишь в редких НИИ.

А вот кcтати актуальная иллюстрация. Не далее, как вчера, 17 апреля 2024 года появилась информация о небезынтересном примере таких экспериментов. В Ледовом бассейне Арктического и антарктического научно-исследовательского института (ААНИИ).

Ледовый опытовый бассейн

www.aari.ru

Завершены испытания модели научно-экспедиционного судна «Иван Фролов»

www.aari.ru

Модельные испытания - заключительный этап технического проектирования. Модель будущего судна преодолевает поля сплошного ровного и торосистого льда, искусственно созданные в Ледовом бассейне при температуре -18°С. Таким образом, экспериментальным путем подтверждается одна из ключевых характеристик судна ледового плавания – ледопроходимость, и другие показатели, полученные ранее расчетным путем в процессе технического проектирования (цит.)