stateczności statku w określonym stanie załadowania.

Transkrypt

1 Instytut/Zakład: NM/ZBiSS Przedmiot: Budowa i Stateczność Statku Forma zajęć: laboratoria Rok/Semestr: 2 / 3 Temat: Opracowanie arkusza kalkulacyjnego w celu obliczania oceny stateczności statku w określonym stanie załadowania. 1. Cel i zakres ćwiczenia. Celem laboratorium jest opracowanie arkusza kalkulacyjnego do obliczania w danym stanie załadowania statku: a) Poprawki na swobodne powierzchnie cieczy, b) ysokości metacentrycznej, c) Ramion prostujących, d) Pola powierzchni pod krzywą ramion prostujących, e) Kontroli stateczności statku przed wyjściem w morze zgodnie z kryteriami IS Code, Dodatkowym celem jest zapoznanie się i praktyczne wykorzystanie następującej dokumentacji statecznościowej statku: a) Informacja o stateczności dla kapitana, b) Arkusz krzywych, hydrostatycznych, c) Pantokareny. Szczególny nacisk położony jest w tym laboratorium na sprawdzenie kryterium pogody według IMO. 2. Część teoretyczna stęp Konwencji SOLAS w części B-4 pod tytułem Zarządzanie statecznością (Stability management), w prawidle 20 przeczytamy postanowienia dotyczące obowiązku oceny stateczności oraz wyposażenia związanego z oceną stateczności 1 : 1 Prawidło to odnosi się do statków pasażerskich, ale jego przesłanie ma zastosowanie do wszystkich typów statków.

2 Po zakończeniu załadunku statku, lecz przed jego wyjściem w morze, kapitan powinien określić przegłębienie i stateczność statku, a także stwierdzić i odnotować, że statek spełnia wymagania statecznościowe określone w odpowiednich przepisach. Określenie stateczności statku musi być zawsze dokonane za pomocą obliczeń. Administracja może akceptować zastosowanie komputera w celu kontroli obciążenia i stateczności jak również innego równoważnego środka. Powyższy zapis określa: obowiązek oceny stateczności; czas, kiedy ocenę stateczności należy przeprowadzić; osobę odpowiedzialną za ocenę stateczności; sposób dokonania oceny stateczności. Poza Konwencją SOLAS, także inne dokumenty IMO odnoszą się do stateczności statków. Sens zawartych tam wymagań jest następujący: Stateczność statku we wszystkich morskich warunkach powinna odpowiadać standardowi, który jest przyjęty przez Administrację ymagania Kodeksu stateczności statku (2008 IS Code) w zakresie stateczności poprzecznej Stateczność poprzeczną statku w danym stanie załadowania, przed wyjściem w morze, uznaje się za wystarczającą, jeżeli spełnione są wymagania statecznościowe wynikające z kryteriów stateczności i związanych z nimi standardów ymagania dotyczące krzywej ramion prostujących Poniżej przedstawiono wymagania zawarte w Części A, w Rozdziale 2 Kodeksu stateczności statków (podpunkt 2.2). Zostały ponumerowane zgodnie kolejnością, z jaką pojawiają się w Kodeksie, w celu ich uporządkowania i łatwiejszego omówienia. Kryteria tu wymienione (krzywa ramion prostujących, pola powierzchni pod krzywą ramion prostujących i początkowa wysokość metacentryczna) należy obliczać biorąc pod uwagę wzniesienie środka ciężkości statku nad PP skorygowane o poprawkę uwzględniającą wpływ swobodnej powierzchni cieczy w niecałkowicie zapełnionych zbiornikach. arto też zwrócić uwagę na to, iż Kodeks zaliczył początkową wysokość metacentryczną jako właściwość krzywej ramion prostujących (zob. rysunki 4.21, 4.22 i wzór 4.40). Ogólne wymagania statecznościowe, wymienione w omawianej części Kodeksu, są następujące: 1. Pole powierzchni zawarte pod krzywą ramion prostujących musi być: nie mniejsze niż 0,055 m rad licząc od 0 do 30 przechyłu; 2 Cytat z Kodeksu IBC Międzynarodowy kodeks budowy i wyposażenia statków przewożących niebezpieczne chemikalia luzem (International Code for the construction and Equipment of Ships Carrying Dangerous Chemicals in Bulk), 1988.

3 nie mniejsze niż 0,090 m rad licząc od 0 do 40 przechyłu lub do kąta zalewania 3, jeżeli kąt zalewania jest mniejszy niż 40 ; nie mniejsze niż 0,030 m rad licząc od 30 do 40 przechyłu, lub od 30 do kąta zalewania, jeżeli kąt zalewania jest mniejszy niż Ramię prostujące musi wynosić co najmniej 0,2 m przy kącie przechyłu równym lub większym niż Maksymalne ramię prostujące musi wystąpić przy kącie przechyłu nie mniejszym niż Początkowa wysokość metacentryczna musi być nie mniejsza niż 0,15 m 5. ymagania te opisane są poniżej za pomocą wzorów numerowanych odpowiednio od (5.1) do (5.4) i zobrazowane są na rysunkach numerowanych odpowiednio od 5.1 do 5.4. Rysunek 5.1 ilustruje wymagania dotyczące pól powierzchni pod krzywą ramion prostujących (nr 1). Został sporządzony przy założeniu, że kąt zalewania jest większy niż 40. Jest to przypadek dotyczący zdecydowanej większości statków. Kąty zalewania dla typowych statków rzadko są mniejsze niż a) b) c) GZ [m] GZ [m] GZ [m] A 0-30 A 0-40 A ϕ [ ο ] 40 ϕ [ ο ] ϕ [ ο ] Rys Pola powierzchni pod krzywą ramion prostujących jako wymagania statecznościowe: a) pole do 30, b) pole do 40, c) pole między 30 a 40 ymagania te mogą być wyrażone następującymi nierównościami: A ,055 m rad (5.1 a) 3 Kąt zalewania to kąt przechyłu, przy którym następuje zalewanie wodą zaburtową wewnętrznych pomieszczeń statku przez otwory uważane za otwarte lub otwory, które mogą pozostawać otwarte w stanie roboczym statku zgodnie z warunkami eksploatacji. Otwory uważane za otwarte to otwory w górnym pokładzie lub burtach statku, a także w pokładach, ścianach burtowych i grodziach nadbudówek i pokładówek, których urządzenia zamykające nie odpowiadają pod względem szczelności, wytrzymałości i niezawodności wymaganiom zawartym w odpowiednich przepisach klasyfikacyjnych. 4 Jeżeli administracja państwa bandery uzna, że nie jest to praktyczne, może zastosować kryterium alternatywne, pod warunkiem, że jest przekonana o osiągnięciu równoważnego poziomu bezpieczeństwa. 5 Istnieją typy statków i rodzaje ładunków, dla których wymagana przepisami początkowa wysokość metacentryczna ma inne wartości, niż 0,15 m. yrażone jest to w wymaganiach specjalnych dla wybranych typów statków rozdział 3 części A Kodeksu stateczności statków.

4 A ,090 m rad (5.1 b) A ,030 m rad (5.1 c) gdzie: A pole powierzchni [m rad], zawarte pod krzywą ramion prostujących licząc od 0 do 30 przechyłu; A pole powierzchni [m rad], zawarte pod krzywą ramion prostujących, licząc od 0 do 40 przechyłu lub do kąta zalewania, jeżeli kąt zalewania jest mniejszy niż 40 ; A pole powierzchni [m rad], zawarte pod krzywą ramion prostujących, licząc od 30 do 40 przechyłu lub do kąta zalewania, jeżeli kąt zalewania jest mniejszy niż 40. A = A A 0-30 Rysunek 5.2 ilustruje wymaganie dotyczące wartości ramion prostujących w funkcji kąta przechyłu (nr 2). Zgodnie z tym wymaganiem, krzywa ramion prostujących musi przechodzić przez niezakreskowany obszar wykresu. ymaganie to może być wyrażone następującą nierównością: GZ ϕ 0,20 m (5.2) 30 o GZ [m] 0,50 0,40 0,30 0,20 0, ϕ [ o ] Rys artości ramion prostujących jako wymaganie statecznościowe

5 Rysunek 5.3 ilustruje wymaganie dotyczące położenia maksimum krzywej ramion prostujących (nr 3). Zgodnie z tym wymaganiem maksymalna wartość ramienia prostującego musi znaleźć się w niezakreskowanym obszarze wykresu. GZ [m] max ϕ GZ max 25 Ο ϕ [ o ]] Rysunek 5.4 ilustruje wymaganie dotyczące początkowej wysokości metacentrycznej (nr 4). Zgodnie z tym wymaganiem, szybkość wzrostu ramienia prostującego przy małych kątach przechyłu musi być większa, niż wartość początkowej wysokości metacentrycznej określona standardem. Interpretacja geometryczna tego warunku może być wyrażona następującym stwierdzeniem: prosta styczna do krzywej ramion prostujących w początku układu (dla kąta przechyłu 0 ) musi być nachylona pod większym kątem, niż wynika to ze współczynnika kierunkowego wyrażonego minimalną początkową wysokością metacentryczną - zob. wzór (4.40) i rysunek Na rysunku 5.4 prosta ta musi znaleźć się w niezakreskowanym obszarze. Obszar ten pokazany został dla przypadku, gdy minimalna, wymagana przepisami wysokość metacentryczna wynosi 0,15 m.

6 GZ [m] 0,15 = GZ GM GZ = 0,15 GM ϕ 70 1 rad 0 [ ] Rys Początkowa wysokość metacentryczna jako wymaganie statecznościowe ymaganie to, dla przypadku, gdy minimalna, wymagana przepisami wysokość metacentryczna wynosi 0.15 [m], może być wyrażone następującą nierównością: GM 0,15 m (5.4) Znaczenie fizyczne poszczególnych wymagań może być przedstawione w następujących stwierdzeniach. Numeracja zgodna jest z wcześniej przyjętą numeracją wymagań. 1. Praca 6, jaką musi wykonać zewnętrzne ramię przechylające, aby przechylić statek do określonego kąta musi być odpowiednio duża (zob. interpretacja pola powierzchni pod krzywą ramion prostujących w rozdziale 4). 2. Statek musi mieć odpowiednio dużą zdolność do powrotu do położenia równowagi po przekroczeniu przechyłu o wartości Największa wartość ramienia prostującego (największa zdolność statku do powrotu do położenia równowagi) nie może wystąpić dla zbyt małego kąta przechyłu. 4. Ramię prostujące statku w pozycji wyprostowanej musi rosnąć odpowiednio szybko (statek musi być odpowiednio twardy musi trzymać się odpowiednio mocno położenia równowagi - zob. interpretacja początkowej wysokości metacentrycznej w rozdziale 4) ymagania uwzględniające wpływ wiatru i kołysania statku (kryterium pogody) Poniżej przedstawiono wymagania związane z tzw. kryterium pogody, które w sposób umowny i przybliżony uwzględniają wpływ wiatru i kołysań bocznych statku na jego stateczność. ymagania te zawarte są w Części A, w Rozdziale 2 Kodeksu stateczności statków (podpunkt 2.3). Stateczność statku uznaje się za wystarczającą ze względu na kryterium pogody, jeżeli statek jest zdolny przeciwstawić się równoczesnemu działaniu wiatru i falowania morza w określonych poniżej warunkach, zobrazowanych na rysunku 5.5: 6 Praca na jednostkę ciężaru statku.

7 1. Statek poddany jest statycznemu działaniu wiatru o kierunku prostopadłym do płaszczyzny symetrii, któremu odpowiada ramię momentu przechylającego l - wzór 1 (5.8) lub (5.9). Ramię to powoduje stały przechył statku o kąt ϕ 0. Jest to kąt przechyłu, przy którym ramię prostujące GZ(ϕ 0 ) równoważy ramię przechylające l. Kąt ϕ 1 0 nie może przekroczyć 16 lub 80% kąta wejścia krawędzi pokładu do wody, w zależności od tego, który z nich jest mniejszy. 2. skutek falowania morza statek kołysze się z umowną amplitudą kołysania ϕ 1 (wzór 5.11). Kołysanie odbywa się względem położenia równowagi opisanego kątem przechyłu ϕ chwili, gdy statek wychylony jest o amplitudę kołysań na burtę nawietrzną (kąt przechyłu o wartości ϕ 0 - ϕ 1 ), na statek działa poryw wiatru, któremu odpowiada ramię przechylające l - wzór (5.10) Ramiona l i l 1 są stałe dla wszystkich kątów przechyłu. 2 ymagania wynikające z kryterium pogody uważa się za spełnione, jeżeli pole powierzchni oznaczonej symbolem b jest większe lub równe polu powierzchni oznaczonej symbolem a - rysunek 5.5. zory (5.5), (5.6) oraz (5.7 a) i (5.7 b) przedstawiają nierówności wyrażające wymagania statecznościowe wynikające z kryterium pogody. ϕ0 16 (5.5) ϕ 0 ϕ (5.6) 0, 8 deck gdzie: a) φ deck kąt wejścia krawędzi pokładu do wody. b a (5.7 b a 1 (5.7 b)

8 GZ [m] b a l 1 l 2 ϕ 1 ϕ 0 ϕ S ϕ 2 ϕ C ϕ [ o ] Ο [ ] Rys Kryterium pogody - określenie powierzchni a i powierzchni b Kąty przechyłu pokazane na rysunku 5.5 mają następujące znaczenie: ϕ 0 - kąt przechyłu statycznego spowodowanego stałym naporem wiatru [ ], (kąt przecięcia się prostej odpowiadającej ramieniu l z krzywą GZ), 1 ϕ S - kąt pierwszego przecięcia się prostej symbolizującej ramię przechylające spowodowane porywem wiatru l z krzywą ramion prostujących [ ], 2 ϕ 1 - amplituda kołysania bocznego [ ], ϕ 2-50 lub kąt zalewania [ ] lub kąt wywracania [ ] (ϕ C ), w zależności, który z nich jest najmniejszy, ϕ C - kąt wywracania [ ]- kąt, przy którym ramię przechylające spowodowane porywem wiatru l 2 przecina drugi raz (w zakresie malejącym) krzywą ramion prostujących 7. Symbolem b oznaczona jest powierzchnia pomiędzy krzywą ramion prostujących GZ a prostą odpowiadającą ramieniu l 2 przecięcia się krzywej GZ z prostą l2 przecięcia się krzywej GZ z prostą l 2. Powierzchnia ta mierzona jest w przedziale od kąta pierwszego do kąta 50 lub do kąta zalewania lub do kąta drugiego, w zależności od tego, który z nich jest najmniejszy. Symbolem a oznaczona jest powierzchnia pomiędzy krzywą ramion prostujących GZ a prostą odpowiadającą ramieniu l 2. Powierzchnia ta mierzona jest w przedziale od kąta maksymalnego przechyłu na burtę nawietrzną (kąta równego amplitudzie kołysania ϕ 1, pomniejszonego o kąt przechyłu statycznego spowodowany stałym naporem wiatru ϕ 0 ), do kąta pierwszego przecięcia się krzywej GZ z prostą l. 2 7 Po przekroczeniu kąta przechyłu ϕ C statek przewróci się, ponieważ dla kątów większych niż ϕ C ramię przechylające l jest większe niż ramię prostujące GZ, a krzywa ramion prostujących jest malejąca. 2

9 Ramię przechylające spowodowane stałym naporem wiatru należy obliczać według wzoru (5.8) lub (5.9), w zależności od tego, czy używamy wyporu statku wyrażonego w [N], czy masy statku wyrażonej w [t] (wyporność). (5.8) l 1 = p A z D gdzie: l 1 - ramię przechylające spowodowane stałym naporem wiatru [m]; p - umowne ciśnienie wiatru; p = 504 Pa, (ciśnienie wiatru dla statków przeznaczonych dla ograniczonego rejonu żeglugi może być zmniejszone w zależności od uznania administracji państwa bandery); A - pole powierzchni nawiewu [m 2 ]; z - odległość pionowa między środkiem powierzchni nawiewu a środkiem oporu wody spowodowanego dryfem [m]. przypadku gdy istnieje trudność w określeniu wzniesienia środka oporu wody w dryfie nad płaszczyzną podstawową, Kodeks dopuszcza przyjęcie pionowej odległości między środkiem powierzchni nawiewu a połową zanurzenia. yjaśniono to na rysunku 5.6; D - wypór statku [N]. Jeżeli zamiast wyporu statku D wyrażonego w [N] zastosujemy masę statku m (wyporność) wyrażoną w [t], co ma miejsce w praktyce, wtedy wzór (5.8) przyjmuje postać: (5.9) l 1 p A z = 1000 g m gdzie: m - masa statku (wyporność) [t], g - przyspieszenie ziemskie, g = 9,81 [m/s 2 ], współczynnik 1000 służy do przeliczenia ton na kilogramy. a) b)

10 C E z opór wody E ciśnienie wiatru C T 2 T śr śr Rys Odległość pionowa między środkiem powierzchni nawiewu a punktem odpowiadającym połowie zanurzenia: a) płaszczyzna wzdłużna, b) płaszczyzna poprzeczna; C - środek powierzchni nawiewu, E - punkt odpowiadający połowie zanurzenia. Liczniki wyrażeń określonych wzorami (5.8) i (5.9) stanowią stały moment przechylający spowodowany naporem wiatru: iloczyn ciśnienia wiatru i pola powierzchni nawiewu stanowi siłę, z jaką wiatr napiera na powierzchnię nadwodnej części statku; siła naporu wiatru pomnożona przez odległość punktu przyłożenia tej siły od punktu przyłożenia siły oporu wody daje moment przechylający statek - moment pary sił: napór wiatru-opór wody. Ramię przechylające l odpowiadające porywowi wiatru należy obliczać według wzoru (5.10). 2 Zakłada się, że wzrost ciśnienia wiatru w czasie porywu skutkuje zwiększeniem ramienia przechylającego o 50%. l 1, 5 l 2 1 = (5.10) Umowna amplituda poprzecznego kołysania powinna być obliczona zgodnie z następującymi wzorami. ϕ 1 = 109 k X 1 X 2 r s (5.11) gdzie: ϕ 1 - umowna amplituda kołysania bocznego [ ]; X 1 - współczynnik, który należy przyjąć na podstawie tabeli 5.1, w zależności od stosunku szerokości statku do zanurzenia konstrukcyjnego; X 2 - współczynnik, który należy przyjąć na podstawie tabeli 5.2, w zależności od współczynnika pełnotliwości podwodzia; k - współczynnik, który należy przyjąć: k = 1,0 dla statków z zaokrąglonym obłem bez stępki obłowej lub belkowej, k = 0,7 dla statków z ostrym obłem,

11 k przyjąć na podstawie tabeli 5.3 dla statków z obłowymi stępkami przechyłowymi lub stępką belkową, w zależności od powierzchni stępek. r - współczynnik, który należy obliczyć ze wzoru (5.12): OG r = 0,73 ± 0, 6 (5.12) T K gdzie: OG - pionowa odległość między środkiem ciężkości statku a wodnicą [m] ( +, jeżeli środek ciężkości znajduje się nad wodnicą). s - współczynnik, który należy przyjąć na podstawie tabeli 5.4 w zależności od okresu kołysań bocznych własnych T o, określonego ze wzoru: T o C B = 2 (5.13) GM gdzie: C - współczynnik uwzględniający w sposób przybliżony moment bezwładności statku. Należy go obliczyć ze wzoru (5.14) porównaj wzór (7.37). C = B T K LK (5.14) Tabela 5.1 spółczynnik X 1 według IMO B 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0 3,1 3,2 3,4 3.5 T X 1 1,00 0,98 0,96 0,95 0,93 0,91 0,90 0,88 0,86 0,82 0,80 Tabela 5.2 spółczynnik X 2 według IMO

12 δ 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 X 2 0,75 0,82 0,89 0,95 0,97 1,00 Tabela 5.3 spółczynnik k według IMO AK 100 L B K 0,0 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 k 1,00 0,98 0,95 0,88 0,79 0,74 0,72 0,70 Tabela 5.4 spółczynnik s według IMO T o [s] S 0,100 0,098 0,093 0,065 0,053 0,044 0,038 0,035 Objaśnienia: L K - długość statku na wodnicy konstrukcyjnej [m], B - szerokość statku [m], T K - zanurzenie konstrukcyjne [m], δ - współczynnik pełnotliwości podwodzia [-], A K - sumaryczna powierzchnia obłowych stępek przechyłowych lub powierzchnia rzutu bocznego stępki belkowej lub suma tych powierzchni [m 2 ], GM - początkowa wysokość metacentryczna z uwzględnieniem poprawki na swobodne powierzchnie cieczy [m]. artości pośrednie z powyższych tabel mogą być wyznaczone przy zastosowaniu interpolacji liniowej.

13 ejście w życie Kodeksu stateczności statków w roku 2010 sprawiło, że kryterium pogody jest obowiązkowe dla wszystkich statków, co do których ma zastosowanie Konwencja SOLAS lub Konwencja LL. przypadku niektórych statków, zwłaszcza o nowatorskich rozwiązaniach konstrukcyjnych, gdzie proporcje wymiarów głównych odbiegają od tych, które były wzięte pod uwagę przy opracowywaniu tabel służących do określenia umownej amplitudy kołysania, może okazać się, że zastosowanie wzoru (5.11) jest niepraktyczne i prowadzi do nierealnych wyników. Z tego powodu, jeszcze przed wejściem w życie Kodeksu, Komitet ds. Bezpieczeństwa na Morzu uchwalił Okólnik MSC.1/Circ dopuszczający wykonanie badań modelowych w celu określenia ramienia przechylającego spowodowanego naporem wiatru l i l 1 oraz amplitudy kołysania statku 2 ϕ 1. yniki badań modelowych mogą być wykorzystane do sprawdzenia kryterium pogody. Cyrkularz ten ta zawiera wytyczne, jakimi powinna się kierować instytucja wykonująca badania modelowe. Niektóre wielkości wpływające na kryterium pogody zależą dla danego statku od jego zanurzenia. Mogą być zatem obliczone w trakcie projektowania statku po zaprojektowaniu kształtu kadłuba, nadbudówek, dźwigów itp. yniki tych obliczeń są podawane w dokumentacji statecznościowej w funkcji zanurzenia średniego statku lub w funkcji wyporu. Można je znaleźć w Informacji o stateczności dla kapitana lub w Materiałach pomocniczych do obliczania stateczności. warunkach eksploatacji statku wielkości te można traktować jako dane. Do tych wielkości należą: pole powierzchni nawiewu A, wzniesienie środka powierzchni nawiewu nad połową zanurzenia średniego z, ramię przechylające spowodowane stałym naporem wiatru o umownym ciśnieniu l, 1 umowna amplituda kołysania statku (podana jest w funkcji zanurzenia i początkowej wysokości metacentrycznej - zob. dane do określenia współczynnika r) ϕ Przebieg ćwiczenia Sprawdź czy statek m.s. Janusz Kusociński spełnia kryteria stateczności wg wymagań Kodeksu stateczności statku (2008 IS Code) w zakresie stateczności poprzecznej. Statek załadowany jest ładunkiem masowym w porcie o gęstości wody zaburtowej ρ = 1,025 t/m 3. Dane statku w rozpatrywanym stanie załadowania: a) wyporność D =.. t b) wzniesienie środka ciężkości VCG =.. m c) moment od swobodnych powierzchni cieczy FSM =.. Tm d) wzdłużna współrzędna środka ciężkości LCG = m 8 MSC.1/Circ.1200 Interim Guidelines for Alternative Assessment of the eather Criterion, London, 2006.

14 e) statek nie ma przechyłu Z Materiałów pomocniczych do obliczania stateczności odczytano: a) zanurzenie konstrukcyjne statku Tk = 11,00 m. b) pole nawiewu dla podanej wyporności A = 3500 m 3. c) wzniesienie środka pola nawiewu dla podanej wyporności Z c = 15,00 m. d) długość statku na wodnicy konstrukcyjnej wynosi L = 184,00 m. e) współczynnik pełnotliwości podwodzia δ = 0,82. f) kąt wejścia krawędzi pokładu do wody ϕ deck = 35 o Statek nie posiada stępek przechyłowych Kolejność wykonywania działań 1. Obliczyć poprawkę na swobodne powierzchnie cieczy. 2. Obliczyć wzniesienie środka ciężkości statku z uwzględnieniem na swobodne powierzchnie cieczy. 3. Z krzywych hydrostatycznych dla danej wyporności statku odczytać: a) Zanurzenie T, b) zniesienie punktu metacentrycznego KM, 1. Oblicz wysokość metacentryczną statku. 2. Obliczyć ramiona prostujące (procedura 4.1, Szozda Z., Stateczność Statku Morskiego) i narysować wykres krzywej ramion prostujących GZ: a) ykonaj tabelę obliczeniową w arkuszu kalkulacyjnym, b) ybierz wartości ramion stateczności kształtu l K z pantokarem dla danej wyporności statku. 1. Obliczyć pola pod krzywą ramion prostujących w odpowiednim zakresie kątów przechyłu. 2. Sprawdź pozostałe kryteria stateczności dotyczące wartości ramienia prostującego. 3. Sprawdź kryterium pogody: a) Oblicz l, 1 b) Oblicz ϕ 1, c) Odczytaj kąt zalewania z Informacji dla kapitana, d) Oblicz l 2, e) Oblicz pole a w metroradianach stosując wzór na pole trójkąta, f) Oblicz pole b w metroradianach stosując wzór trapezów, g) Odczytaj kąt przechyłu statecznego i porównaj pola b i a w celu stwierdzenia spełnienia kryterium. 4. arunki zaliczenia. 1. ykonanie obliczeń zgodnie z przebiegiem ćwiczenia na zajęciach laboratoryjnych, 2. ykonanie sprawozdania pisemnego w Arkuszu Kalkulacyjnym, 3. Oddanie sprawozdania i zaliczenie ustne z zakresu wykonywanego ćwiczenia na kolejnych zajęciach laboratoryjnych,

15 4. przypadku niezaliczenia ćwiczenia student odrabia ćwiczenia na konsultacjach lub na umówionych zajęciach obróbczych w terminie do dwóch tygodni, 5. Informacje dotyczące sprawozdania: a) Obliczenia, rysunki, wykresy należy przedstawić zgodnie z numeracją zawartą w przebiegu ćwiczenia, b) Obliczenia ramion prostujących wykonać w arkuszu kalkulacyjnym, c) ykres ramion przedstawić w arkuszu kalkulacyjnym w formacie A4 poziomo. d) Sprawdzając kryterium pogody na wykresie GZ należy przedstawić podział pola b na pięć trapezów, e) yliczając wartości współczynników i parametrów koniecznych w ćwiczeniu należy przedstawić użyty wzór, odpowiednie podstawienie, wynik w odpowiedniej dokładności i w stosowanej jednostce, 5. Efekty kształcenia. 1. ie jakie wielkości fizyczne wykorzystywane są do oceny stateczności statku w eksploatacji. Rozumie ich podstawy teoretyczne. 2. Zna i rozumie metody wykorzystywane do oceny stateczności statku w stanie nieuszkodzonym i położenia równowagi statku. Rozumie ograniczenia tych metod. Zna i rozumie zawartość dokumentacji stateczności statku w stanie nieuszkodzonym. Zna kryteria oceny stateczności i przepisy międzynarodowe normujące stateczność stat-ku w stanie nieuszkodzonym. Rozumie ograniczenia ich stosowalności w kontekście bezpieczeństwa statku. 3. Stosuje metody obliczeniowe do oceny stateczności i wyznaczenia położenia równowagi statku. Umie wykonać ręczne obliczenia. 4. Potrafi opracować arkusz kalkulacyjny do obliczeń stateczności statku. ykorzystuje kalkulator załadunku do wykonania obliczeń statecznościowych. Stosuje dokumentację statecznościową do oceny stateczności statku. 1. Informacje dodatkowe. Procedura sprawdzania kryterium pogody (Procedura 5.1) a) Obliczyć wartość ramienia przechylającego spowodowanego umownym naporem wiatru l 1.

16 b) Odłożyć na wykresie ramion prostujących (oś rzędnych) wartość ramienia l i określić kąt 1 przechyłu statycznego spowodowanego stałym naporem wiatru mniejszy kąt przecięcia się prostej l z krzywą ramion prostujących - ϕ 1 0 (rysunek 5.5). c) Obliczyć wartość umownej amplitudy kołysania ϕ 1 zgodnie ze wzorem (5.11). d) Odłożyć amplitudę kołysania w lewo od kąta przechyłu statycznego ϕ 0 (rysunek 5.5). e) Obliczyć ramię przechylające spowodowane porywem wiatru l - wzór (5.10). 2 f) Narysować na wykresie ramion prostujących prostą pokazującą ramię przechylające l 2 (rysunek 5.5). g) Określić kąt ϕ 2 - najmniejszy z trzech następujących kątów: 50, kąt zalewania lub kąt wywracania. h) Zaznaczyć na wykresie powierzchnię a i powierzchnię b. i) Obliczyć pola powierzchni a i b i określić relację między nimi wzór (5.7). Pola tych powierzchni mogą być obliczone metodą trapezów lub metodą Simpsona I (procedura Z.3.1 lub procedura Z.3.2 w załączniku 3). 1. Literatura Instrukcję opracowano na podstawie książki dr inż. Zbigniewa Szozdy Stateczność Statku Morskiego, ydawnictwo Akademia Morska w Szczecinie, wydanie 2004r. Numeracja wzorów, rysunków, tabel, załączników i procedur jest zgodna z powyższą publikacją. Literatura dodatkowa: Kabaciński J., Stateczność i niezatapialność statku, Dział ydawnictw SM, Szczecin 1999r. Kodeks Stateczności Statku, wydanie PRS 2003r. 2. Formularze i załączniki Załącznik 2. Zestawienie obowiązkowych kryteriów, standardów i wymagań statecznościowych tabeli Z.2.1 zebrano obowiązkowe wymagania statecznościowe podane w Kodeksie stateczności statków w układzie: < kryterium standard wymaganie >. Studiując tę tabelę warto pamiętać, iż w przypadku przewozu ziarna luzem obowiązują inne standardy dotyczące pola powierzchni i początkowej wysokości metacentrycznej. Są one wyrażone wzorami (5.24) i (5.25).

17 Tabela Z.2.1 Zestawienie obowiązkowych wymagań statecznościowych Lp. Kryterium Standard ymaganie Opis Oznacze nie 1. Kryt eria dot yczą ce krzy wej ram ion pros tują cych GZ Pole powierzchni pod krzywą ramion prostujących A 0-30 A 0-40 A ,055 m rad 0,090 m rad 0,030 m rad A ,055 m rad A ,090 m rad A ,030 m rad 2. artości ramion prostujących 3. Kąt odpowiadający maksimum ramion prostujących 4. Początkowa wysokość metacentryczna 5. Kryt eriu m pog ody 6. Kryt eria kąta prze chył u stat. spo wod owa neg o GZ φ?30 0,20 m GZ? 0,20 m dla φ? 30 ϕ 25 ϕ o GZ max GZ 25 max GM 0,15 m GM? 0,15 m Pola powierzchni między krzywą GZ a prostą l w2 odpowiadającą ramieniu przechylającemu od wiatru w szkwale a, b 1 naporem wiatru ϕ 0 16 lub 80% kąta wejścia pokładu do wody 7. zgromadzeniem się pasażerów ϕ b a 1 b? a ϕ 0? 16 0, 8 0 ϕ ϕ pas 10 o ϕ cyrkulacją ϕ cir 10 o ϕ 10 pas cir deck

18 9. przemieszczeniem się ziarna ϕ st 12 ϕ st 12