Разработка теоретических основ и методологии комплексного нормирования мореходности с учетом прочности морских судов

• Автор: Кутейников, Михаил Анатольевич
• Шифр специальности: 05.08.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 218 с. : ил.

Оглавление

Введение.
Описание проблемы, подходов к ее решению. Формулирование целей и задач исследования.
Глава 1. Анализ регламентации эксплуатационных ограничений по
данным ведущих морских классификационных обществ.
1.1. Мировая практика назначения ограничений по волнению, 9 реализованная в Правилах классификационных обществ, документах
ИМО, бортовых средствах обеспечения безо-пасности судоходства.
1.2. Особенности отдельных типов судов с точки зрения обеспечения 15 достаточной остойчивости, мореходности и прочности на волнении.
Статистика полученных повреж-дений и аварийных случаев. О возможности комплексного учета проблем остойчивости, мореходности и прочности на вероятностной основе.
Глава 2. Методы прогнозирования поведения судна на взволнованном
море.
2.1. Поперечная качка на регулярном волнении.
2.2. Продольная качка на регулярном волнении.
2.3. Расчет поперечной и продольной качки на нерегулярном волнении.
2.4. Вертикальные перерезывающие силы и изгибающие моменты.
Глава 3. Формирование эксплуатационных ограничений по мореходности
морских судов.
3.1. Расчет частных показателей остойчивости и мореходности.
3.2. Краткосрочные показатели остойчивости и мореходности.
3.3. Обобщение и уточнение данных о долговременных волновых 100 режимных характе-ристиках, используемых для оценки показателей остойчивости и мореходности.
3.4. Долговременные общие показатели остойчивости и мореходности.
Глава 4. Формирование эксплуатационных ограничений по условиям ИЗ
общей и местной прочности морских судов.

4.1. Показатели общей прочности корпуса судна.
4.2. Показатели местной прочности конструкций.
4.3 Долгосрочные эксплуатационные показатели прочности.
Глава 5. Разработка комплексной нормативной базы Российского Регистра по эксплуатационным ограничениям судов из условий мореходности и прочности.
5.1. Подход к определению дополнительного критерия ограничения по погоде из условий мореходности.
5.2. Апробация схемы определения дополнительного критерия мореходности.
5.3. Алгоритм построения эксплуатационных ограничений параметров движения судна на волнении по условиям прочности.
5.4 Формирование дополнения к «Информации об остойчивости для капитана». «Свидетельство о безопасных режимах эксплуатации судна на морском волнении».
Заключение.

Литература.
ВВЕДЕНИЕ
В современной практике назначения ограничений по району плавания и балльности волнения, отраженной в действующих Правилах классификации и постройки морских судов Российского Морского Регистра Судоходства [121-123], приняты общие ограничения, которые могут быть назначены судам, не удовлетворяющим тем или иньм требованиям, предъявляемым к судам "неограниченного" района плавания.
По этим ограничениям суда разделяются на пять категорий с указанием двух контрольных характеристик: разрешаемого удаления от берега с определенным расстоянием между местами убежища (в милях) и максимально допустимой высотой волн 3% обеспеченности от 8.5 м для I ограниченного района плавания до 3.5 м для категории III СП смешанного (река-море) плавания. Под "неограниченным" районом плавания подразумевается район плавания, для которого не назначаются ограничения по предельному удалению от места убежища и условиям погоды.
Такая классификация судов по районам плавания отражает отечественный опыт проектирования, постройки и эксплуатации судов различных назначений.
При этом требования к остойчивости и прочности судов соответственно снижаются по мере ужесточения налагаемых эксплуатационных ограничений. По требованиям к остойчивости, основным критерием, который зависит от района эксплуатации, является критерий погоды “К”, представляющий собой отношение опрокидывающего и кренящего ветрового моментов. В принятой методике снижение уровня требований осуществляется одновременным учетом изменения расчетной амплитуды качки, влияющей на величину опрокидывающего момента, и редукцией величины расчетного давления ветра [101], [105]. С другой стороны снижение расчетной высоты волны позволяет изменить требования, предъявляемые к общей продольной прочности судов при ограничении района плавания.
Именно последний фактор оказался решающим при проектировании большинства судов смешанного река - море плавания, так как в силу особенностей конструкции этих судов (низкий надводный борт, большие отношения В / сі и В /1 {В - максимальная ширина судна на ватерлинии; сі - средняя осадка), вытекающие из необходимости обеспечения проходной осадки при эксплуатации на внутренний водных путях, требования по максимальному габариту для прохода под мостами и т.п.) появляются предпосылки к существенным запасам остойчивости и, прежде всего, при обеспечении остойчивости по критерию погоды К. Вместе с тем, эти же конструктивные особенности

іЧ,=-М0(?‘2,-*г «И
F^) =-М0[/иЮ^2) -М0^0^(2)

2. Гидростатические силы
^.?зо =-^о(е'~х/о^}
= -М0^(яо +2с0 -гї0)+ ^0л:/о(?-^/о^)+^оИхго
(2.49)

_2 °о _£ о

Очевидно, что К0 представляет собой объем погруженной части корабля, расположенной в корму от шпангоута, с абсциссой х0, а хс0 и гс0 - координаты центра величины этой части. Аналогично представляет собой площадь кормовой по
отношению к шпангоуту с абсциссой х0 части ватерлинии, х/0 - абсциссу ее центра тяжести, а J - момент инерции относительно оси Оу ■
Подставляя разложения (2.25) в формулы (2.49), получим выражения для составляющих гидростатических сил и моментов первого и второго порядка:
3. Инерционно-демпфирующие силы Яс3 и р'к5 ■
Инерционно-демпфирующие компоненты перерезывающих сил и изгибающих моментов определяются согласно следующим выражениям [66]:
где £0 - часть смоченной поверхности корабля, расположенная в корму от шпангоута с абсциссой х0 , р к -давление инерционно-демпфирующих сил, определяемое на основании интеграла Лагранжа-Коши
=-/%50{дт
^(2) =-№$о{?т ~хг^2)
Рэ5т =-М0§^(1)(^ +Ао ~2ео)+Рё^0х/о(д0) -х/0У^+М^х^ -хс0)
ЛЇ5С2) =-АГ0§у/2)(д, +2с0 -гг0)+^х/0(5-(2) -хгау/-г))+М0^х^ -хс0) (2.50)
(2.51)