Тримаран лодка ФК – «фюзеляж» - лодка К-9
и два «поплавка» в форме капли воды

 

 

 

 

 

Справа график зависимости объема от осадки

 

 

Вычисление дифферента

 

Для вычисления дифферент метацентрических параметров, совмести
поплавки с корпусом.

 

Есть уже готовая МК ее и запускаем, указывая в ней вес лодки, груза и их центры тяжести, приведенный ЦТ груза должен лежать над ЦТ лодки

 

dif=0    ' дифферент задаем

yi = 4.250  ' вес порожнего судна

Set G = p(0,1.3,0) ' центр тяжести порожнего судна

' приведенный вес груза задан

Rgr =  1.250 '

' приведенный ЦТ груза лежит над ЦТ лодки

Set G_gruz = p(0, 2.7, 0)

 

Цто – общий ЦТ

По рисунку видим, что силы поддержания лодки смещены в корму, то есть вес наклоняет лодку в носовую часть. Чтобы исправить, поплавки надо сдвинуть в нос. Насколько? Пока методом подбора.

С первой же итерации получили то, что надо

 

Получить  метацентрические характеристики:  метацентрический  центр, метацентрическую высоту, плечо остойчивости, задаем наклон тримарана, например в нос (угол задается как в исходной МК (задания корпуса) так и исполняемой).

 

 

 

Окружность рисуем в диалоге для сравнения метавысоты
вычисляемой и полученной на экране

 

Следующая задача. Груз поместили в носовую часть.

yi = 4.250  ' вес порожнего судна

Set G = p(0,1.3,0) ' центр тяжести судна

' приведенный вес груза

Rgr =  1.250

' приведенный ЦТ груза

Set G_gruz = p(2, 2.7, 0)

 

Требуется определить угол дифферента, который уравновешивает лодку. 

 

В данном случае лодка будет  кренится до положения, когда C1 и ЦТо будут на одной вертикали.  Этого добились с третьего раза: сначала дифферент взяли -45 градусов, затем, -30 и затем -33.

Лодка уравновешена, груз смещен в нос так, что она погрузилась наполовину в воду. 

 

Изменим вес лодки и его ЦТ. Груз С2 по непонятным причинам оказался в носовой части.   Вычисляем. Угол равновесия выбрали (из прежнего примера) – 33 гр.

По рисунку видно, чтобы уравновесить  лодку можно дальше вращать по ч или наоборот  уменьшая угол дифферента

Естественно будем уменьшать. За четыре итерации получили примерно равновесие.

 

 

 

Примечание. Выявилась  небольшая и исправимая ошибка: бульбы (поверхности) надо формировать по половинке (будет не 2 поверхности, а четыре) – это дальше уже ничего не меняет. . 

Тело по замкнутой поверхности  получился «еще один бульб» - ошибка, которую исправить не удается, можно только обойти – построить поверхность по-другому принципу – по половинке.

 

Вычисление крена с помощью МК

dif=0    '  дифферент задаем повторно

yi = 4.250  ' вес порожнего судна

' приведенный вес груза задан

Rgr =  1.250 ' 1.000 ' 0.178

' приведенный ЦТ груза

Set G_gruz = p(0, 2.7, 0)

      

 

Получить  метацентрические характеристики:  метацентрический  центр, метацентрическую высоту, плечо остойчивости, задаем наклон тримарана, например в нос (угол задается как в исходной МК (задания корпуса) так и исполняемой).

                 

Справа подводная часть, с1 – общие силы подержания

 

 

 

Формирование боковых гондол  как тел есть небольшая ошибка.
(она исправима – надо их поверхности задать по половинке)

 

Определить угол крена при смещении груза

Груз поместили на левый борт (глядя на рис. будет справа)

 

yi = 4.250  ' вес порожнего судна

Set G = p(0,1.3,0) ' центр тяжести судна

' приведенный вес груза

Rgr =  1.250

' приведенный ЦТ груза

Set G_gruz = p(2, 2.7, 0)

 

Требуется определить угол дифферента, который уравновешивает лодку. 

Изменим вес тримарана, вес груза и центр тяжести груза, угол крена = -10.

yi = 0.950  ' вес порожнего судна

Set G = p(0,0.3,0) ' центр тяжести судна задается строителями

' приведенный вес груза задан

Rgr =  0.950

' приведенный ЦТ груза

Set G_gruz = p(2.5, 0.4, 0)

 

 

 

Стоит задача при каком угле крена тримаран будет уравновешен? Явно угол крена надо уменьшать.

Решение. Первая итерация угол = - 3.  Мало.

Вторая итерация угол крена =  -5. Больше чем надо (см. рис. ниже).   

 

Третья итерация угол крена =  -4.5. С натяжкой можно согласиться.

 

 

Угол крена при котором катамаран уравновешен равен  -4.5. В проколе на рис. дифферент на самом деле это крен.

 

 

Выводы. С некоторыми погрешностями (при задании тел смоченной поверхности катамарана), которые исправимы, используя макросы, можно определять метацентрические параметры крена и дифферента тримарана. Причем  эти МК могут быть применимы для групп других поверхностей.  Следует заметить, что данная методика рассчитана для случая, когда вес центр тяжести порожнего судна  и:  вес груза и приведенный центр его тяжести  известны. Эти параметры определяемые, однако задача определения центра (аппликаты) тяжести судна, когда известен только вес судна с грузом в теоретической постановке остается.  Ранее  мы что-то определяли для однокорпусной лодки, но уверенности, что это правильно, пока нет. Будем работать над этой проблемой. И проблема как учитывать – силу парусов. Похоже ее надо привязать к приведенному весу груза, а далее запускать отработанные МК.      

 

Вот и начнем с самого легкого случая для кренования 2-х доков-катамаранов, причем возьмем   половинки, для них будет известен и центр и полное водоизмещение (4 куба)

 

 

Объем от осадки

 

 

График изображен в масштабе

 

Получим  метацентрические характеристики при ровном положении:  метацентрический  центр, метацентрическую высоту, плечо остойчивости, задаем наклон тримарана, например в нос (угол задается как в исходной МК (задания корпуса) так и исполняемой).

Задаем:

yi = 2.0  ' вес порожних доков

Set G = p(0,1.3,0) ' центр для обеих доков

' вес груза

Rgr =  1.5

' приведенный ЦТ груза

Set G_gruz = p(0, 2, 0)  (точка с2)

Примечание: загрузить поверху не удалось

 

Получить  метацентрические характеристики:  центр, высоту, плечо остойчивости. Для этого задаем наклон доков (угол задается как в исходной МК (задания корпуса) так и исполняемой).

 

 

Определить угол крена (в случае равновесия) обеих доков при  перегрузе одного из них.

Груз С2 сместили на правый док.

 

 

Чтобы доки привести в состояние равновесия, надо С1 совместить по вертикали с ЦТо. Для этого надо кренить доки. Используем пока метод подбора.  

Уменьшим вес доков и  дополнительного груза С2 на правый док

 

 

 

Увеличивая число сечений задавай поверхности доков, нижняя поверхность по линии обрезке получается качественнее.

 

Теперь самая важная задача. Груз известен, а его ЦТ (аппликата) неизвестен. Как определить? В судовой практике, в автомобильной и авиационной (для самолетов) прибегают  к опытному  кренованию, взвешиванию и т.д.  Для этого разработаны специальные методы, которые запатентованы и определены ГОСТами. Понятно что решение этих задач опытном путем дорогостоящие  и  рискованны – судно бывало переворачивалось, и автомобили  и самолеты не застрахованы от этой беды. Поэтому задача как раз актуальная, как теоретически решить эту задачу.