что такое масштаб бонжана

МАСШТАБ БОНЖАНА

Масштаб Бонжана представляет собой совокупность кривых, каждая из которых определяет погруженную площадь шпангоута в зависимости от его углубления и строится от следа соответствующего шпангоута на диаметральной плоскости судна. Чтобы использовать масштаб Бонжана, прежде всего, наносим на него ватерлинию судна. После нанесения ватерлинии в точках ее пересечения со следами шпангоутов снимаем с кривых значения погруженных площадей шпангоутов и вычисляем водоизмещение и абсциссу центра величины.

С помощью масштаба Бонжана строим строевую по шпангоутам, которая используется в расчетах общей продольной прочности судна, также при разработке теоретического чертежа. Строевая по шпангоутам представляет собой кривую, ординаты которой в некотором выбранном масштабе равны погруженным по заданную ватерлинию WL площадям шпангоутов, отложенным вдоль следов шпангоутов на диаметральной плоскости судна. Таким образом, эта кривая характеризует закон распределения погруженных площадей шпангоутов по длине судна.

Половина площади шпангоута:

Значения V и X_c снимаем с соответствующих кривых теоретического чертежа на пересечении их с ГВЛ.

Расчет площади шпангоутов

Взяв из расчетов кривых элементов абсциссу центра тяжести площадей ВЛ и задав угол дифферента в 5 градусов, получим осадку носом и кормой.

Снимем с чертежа данные по площадям ВЛ при угле дифферента и запишем в таблицу:

Таким образом, водоизмещение при угле дифферента схоже с водоизмещением при посадке на ровный киль:

V(без угла дифферента)=23161м3

V(c углом дифферента)=23378 м3.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Масштаб Бонжана.

В случае посадки судна прямо с большим дифферентом, когда положение судна зависит уже от двух параметров, тогда элементы плавучести необходимо находить по масштабу Бонжана (рис. 2.4).

Масштаб Бонжана представляет собой диаграмму, на которой изображены кривые зависимости погруженных площадей шпангоутов от их осадки. Для каждого теоретического шпангоута такая кривая строится от вертикали, являющейся следом плоскости этого шпангоута на диаметральную плоскость (ДП). Для сокращения размеров чертежа масштаб по длине выбирается меньшим, чем по высоте, так что диаметральная линия изображается на нем в искаженном виде.

Масштаб Бонжана позволяет вычислять весовое водоизмещение и координаты центра величины (ЦВ), при посадке судна с любым дифферентом. При использовании масштаба Бонжана по заданным осадкам носом и кормой проводят прямую, изображающую след ватерлинии на (ДП). Точки пересечения этой прямой с вертикалями определяют погружение каждого из шпангоутов.

Рисунок 2.4 – Масштаб Бонжана.

Измеряя по горизонтали на уровне этих точек ординаты соответствующих кривых, как показано на (рис. 2.4), получают с учетом масштаба погруженные площади шпангоутов. Найденные площади являются значениями ординат строевой по шпангоутам для пробитой ватерлинии и позволяют найти объемное водоизмещение и абсциссу (ЦВ) . Необходимые расчеты удобно вести в следующей табличной форме (табл. 2.2).

Таблица 2.2. – Расчет объемного водоизмещения и абсциссы (ЦВ) по масштабу Бонжана.

№№ шпангоутов от миделя, m

Погруженные площади шпангоутов

₁ – сумма площадей всех шпангоутов;

₂ – алгебраическая сумма произведений.

По исправленным суммам находим:

объемное водоизмещение ; (2.8)

абсцисса (ЦВ) . (2.9)

– расстояние между теоретическими шпангоутами.

В зависимости от характера обводов в оконечностях на масштабе Бонжана могут изображаться кривые приведенных площадей, учитывающие также условные площади выступающих частей. В таких случаях для расчетов пользуются приведенными площадями, которые могут быть отрицательными.

Если при расчетах желательно учесть деформацию корпуса судна, то след ватерлинии на (ДП) вычерчивается в виде кривой упругой линии по известной стрелке прогиба и измеряют погруженные площади шпангоутов по эту линию.

Диаграммы для расчета посадки судна.

Рисунок 2.5 – Диаграмма осадок носом и кормой.

Рассмотрим решение некоторых практических задач с помощью диаграммы дифферентов.

Перенос груза по длине судна. Судно имеет посадку, определяемую осадками и , т.е. с дифферентом на корму. Определить, сколько балласта надо перекатать из ахтерпика в форпик, чтобы посадить судно на ровный киль. Расстояние, измеряемое между их центрами тяжести, составляет . По осадкам и находим на диаграмме соответствующую точку. Так как при перекачке балласта водоизмещение судна меняться не будет, то эта точка будет перемещаться только по горизонтали и ее надо переместить до линии нулевого дифферента. Прочитав для этой точки момент , а также момент для первоначальной точки, найдем момент , который надо создать перемещением балласта, откуда и определим массу балласта:

. (2.10)

. (2.11)

Диаграмма дифферентов строится для стандартной плотности воды

. (2.12)

В этом случае снятые с диаграммы по осадкам и значения водоизмещения и момента будут приведенными, а их действительные значения найдутся по выражениям:

. (2.13)

Здесь и – значения снятые с диаграммы по осадкам и ;

– плотность заборной воды;

– плотность, воды, для которой построена диаграмма.

Другая форма диаграммы осадок носом и кормой представлена на (рис. 2.6).

Рисунок 2.6 – Диаграмма осадок носом и кормой в форме Фирсова.

Практическое занятие № 3

Тема: Изменение средней осадки при приеме и снятии груза. Условие параллельного погружения. Изменение осадки судна при переходе в воду другой плотности.

Изменение средней осадки при приеме и снятии груза. Условие параллельного погружения.

Рассмотрим сначала прием малого груза. Под малым будем понимать груз, вызывающий такое изменение осадки, в пределах которого борта судна можно считать прямостенными и площадь ватерлинии постоянной (рис.3.1).

Рисунок 3.1 – Изменение осадки и приращений координат центра тяжести и центра величины судна, при приеме малого груза.

а) – поперечный разрез судна; б) – продольный разрез судна.

На практике считается, что условие прямостенности при приеме малого груза для транспортных судов выполняется, если масса груза не превосходит 10 % от весового водоизмещения судна.

В таком случае вошедший в воду добавочный слой объемного водоизмещения будет представлять собой вертикальный цилиндр с площадью основания, равной площади ватерлинии , и высотой, равной изменению осадки . Объем этого цилиндра , а дополнительная масса воды, вытесненной судном, будет . Приравнивая ее массе принятого груза, получим:

, (3.1)

откуда найдем изменение осадки:

. (3.2)

Равенство (3.1) позволяет найти массу груза , прием которого изменяет осадку судна на 1 см. Полагая м, получим:

. (3.3)

. (3.4)

Величиной пользуются при малых изменениях осадки, при которых пользование основной грузовой шкалой приводит к значительной относительной погрешности.

Если прием груза происходит в произвольном месте, то, вообще, судно изменит не только осадку, но и получит наклонение. Найдем условие, при котором прием груза вызовет только параллельное погружение судна. После приема груза к уравновешенным силам веса и плавучести добавятся еще две силы: вес принятого груза и добавочная сила плавучести. При малом добавочном объеме, образованном вертикальным погружением судна, центр тяжести (ЦТ) его находится на вертикали, проходящей через (ЦТ) площади ватерлинии, определяемый абсциссой . Следовательно, чтобы добавочные силы не создавали пары, наклоняющей судно, (ЦТ) принимаемого груза также должен находиться на этой вертикали. Таким образом, чтобы при приеме малого груза судно не получило наклонений, необходимо груз принимать на одной вертикали с (ЦТ) площади ватерлинии.

В случае приема большого груза изменение осадки может быть определено либо по кривым элементам теоретического чертежа, либо по грузовой шкале, как разность между осадками, соответствующими водоизмещениям после приема груза и до приема. Условие параллельного погружения судна при приеме большого груза состоит также в приеме груза на одну вертикаль с (ЦТ) добавочного слоя водоизмещения, где его положение определяется абсциссой:

, (3.4)

где, и относятся к водоизмещению после приема груза, а и – до приема.

Если принимается несколько грузов, то следует рассматривать прием одного эквивалентного груза суммарной массы с общим (ЦТ) всех грузов. Полученные формулы справедливы и для случая снятия или расходования груза, при этом только массу следует считать отрицательной величиной и, следовательно, также будет отрицательным.

Источник

Дифферент судна. Масштаб Бонжана

Дифферент судна существенно влияет на его ходовые и маневренные качества. Судну следует стремиться придать оптимальный для него дифферент, обеспечивающий максимальную скорость и хорошую управляемость.

От дифферента зависит всхожесть судна на волну и заливаемость палубы. Способ распределения груза по отсекам методом оптимального дифферента не всегда позволяет сразу придать судну требуемый дифферент, вследствие влияния дополнительных условий перевозки (совместимости грузов, последовательности портов захода и пр.). Кроме того, во время рейса расходуются запасы топлива и воды, от чего меняется дифферент судна. В море корректировка дифферента производится перекачкой оставшегося топлива или воды, также манипуляций с балластом.

Если груз не принимается и не снимается с судна, а лишь перемещается вдоль диаметральной плоскости для исправления дифферента, масса груза, которую надо переместить, находится из выражений:

а) рассчитываем существующий дифферент:

[2.15]

где: – осадка носом (снятая с носовой оконечности судна), м.

– осадка кормой (снятая на кормовой оконечности судна), м.

б) получают необходимое изменение дифферента как разность заданного

и имеющегося тогда

[2.16]

Исходя из знака величины необходимого изменения дифферента определяем направление перемещения груза, если знак величины отрицательный – перемещение необходимо осуществлять из носовых грузовых помещений в кормовые, если положительный, то соответственно из кормовых трюмов в носовые.

Если груз не принимается и не снимается с судна, а лишь перемещается вдоль диаметральной плоскости, тогда для исправления дифферента, зная расстояние между отдельными грузовыми помещениями из которых будет осуществляться взаимное перемещение груза и величину удельного дифференцирующего момента (момент дифферентующий на 1 сантиметр) можно определить, какое количество груза следует переместить, чтобы получить заданный дифферент:

[2.17]

где — вес груза.

Также можно снять с кривых элементов теоретического чертежа. Зная длину судна , массовое водоизмещение судна и продольную метацентрическую высоту , подставив в формулу для нахождения дифферента можно определить, какое количество груза следует переместить, чтобы получить заданный дифферент:

[2.18]

[2.19]

[2.20]

[2.21]

Масштаб Бонжана. Для определения водоизмещения и абсциссы х_с судна с дифферентом используется масштаб Бонжана (рис.2.7), представляющий собой совокупность интегральных кривых погруженных площадей шпангоутов (рис.2.8).

Рисунок 2.7-Масштаб Бонжана

При использовании масштаба Бонжана вычерчивают на нем след наклонной ватерлинии по известным осадкам d_н и d_к, и отмечают точки ее пересечения с перпендикулярами, соответствующим положению шпангоутов. Площади шпангоутов снимаются по горизонтали и представляют собой расстояния от ватерлинии до соответствующей интегральной кривой.

Рисунок 2.8-Интегральная кривая погруженных площадей шпангоутов

Масштаб Бонжана строится, как правило, по данным теоретического чертежа и не учитывает объемы выступающих частей (рули, винты, кронштейны, гребные валы, толщина обшивки корпуса и др.).

Вопросы для самоконтроля:

1 Условие равновесия судна?

2Водоизмещение, уравнение плавучести?

3 Грузовой размер. Грузовая марка. Запас плавучести?

Рекомендуемая литература [ 2, 3, 4,7 ]

Источник

Элементы погруженного объема судна при посадке его прямо, но с дифферентом

Наличие дифферента заметно влияет на характеристики отдельных элементов погруженного объема корпуса судна. Определение их при наличии дифферента по кривым элементам теоретического чертежа исключено, так как приведет к большим погрешностям. Такие характеристики, как величина погруженного объема и координаты ЦВ судна в случае посадки с дифферентом требуют своих способов расчетов.

3.5.1. Масштаб Бонжана. Для определения водоизмещения и абсциссы х_с судна с дифферентом используется масштаб Бонжана (рис.24), представляющий собой совокупность интегральных кривых погруженных площадей шпангоутов (рис.17). Кривые ω_i(d) строятся при следах соответствующих шпангоутов на чертеже диаметрального сечения корпуса судна. Для удобства пользования масштаб чертежа по высоте берется в несколько раз крупнее, чем по длине, а масштаб абсцисс кривых ω_i(d) принимают соответствующим точности расчета площади ω. При использовании масштаба Бонжана вычерчивают на нем след наклонной ватерлинии по известным осадкам d_н и d_к, и отмечают точки ее пересечения с перпендикулярами, соответствующим положению шпангоутов. Площади шпангоутов ω_i снимаются по горизонтали и представляют собой расстояния от ватерлинии до соответствующей интегральной кривой.

Полученные величины подставляют в расчетные формулы, полученные по правилам приближенного интегрирования (правило трапеций):

V = ω dx @ dL [ω ₀ + ω₁ + ω₂ + … + ω_n – 1/2(ω ₀ + ω_n)];

,

Масштаб Бонжана строится, как правило, по данным теоретического чертежа и не учитывает объемы выступающих частей (рули, винты, кронштейны, гребные валы, толщина обшивки корпуса и др.). Следовательно, для определения действительных значений V и x_с в расчетные результаты следует ввести поправки на объем выступающих частей dV и их моментов относительно плоскости мидель-шпангоута dМ.

При пользовании масштабом Бонжана не следует допускать две возможные ошибки. Во-первых, в связи с различием линейных масштабов чертежа по длине и высоте нельзя наносить след ватерлинии непосредственно по заданной величине угла дифферента. Во-вторых, изменение абсцисс кривых ω_i(d) недопустимо производить по точкам пересечения следа ватерлинии с самими кривыми. Их следует отсчитывать от пересечения следа ватерлинии со следом соответствующих шпангоутов.

Рис.24. Масштаб Бонжана

3.5.2. Дифферентные диаграммы.Для судовых условий выполнение расчетов по определению элементов погруженного объема судна с помощью масштаба Бонжана требует сравнительно много времени. С достаточной для практики точностью эти элементы могут быть непосредственно определены при помощи специальных диаграмм, получивших название дифферентных (рис. 25). Широкое распространение получили диаграммы Г.А.Фирсова (рис.25, а), Петерсена, КТИРПиХ (рис.25,б) и диаграмма посадок (рис.25, в).

На диаграмме Г.А.Фирсова в прямоугольной системе кординат представлены зависимости между водоизмещением судна, абсциссами ЦВ и отвечающими им осадками носом и кормой. Цифры, стоящие на кривых, показывают, к каким значениям водоизмещения и абсциссы ЦВ относится данная кривая.

Отличаются друг от друга эти диаграммы только формой представления элементов погруженного объема и позволяют определить массу судна Δ и абсциссы ЦТ (ЦВ) x_c » x_g.

Основное достоинство дифферентных диаграмм в том, что они позволяют непосредственно определить элементы погруженного объема судна по известным параметрам посадки.

Источник