СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕСА СУДНА Российский патент 2012 года по МПК B63B9/08 B63B39/00 G01G19/00 

Изобретение относится к области судостроения, в частности к методам контроля характеристик плавучести и остойчивости судов в процессе разработки, эксплуатации и ремонта, и может быть использовано для определения массы крупногабаритного груза.

Плавучесть - способность судна плавать при заданной осадке, имея на борту заданное количество людей и груза. Она предназначена для того, чтобы в тяжелых условиях плавания увеличить высоту надводного борта, создать дополнительный запас плавучести.

К характеристикам плавучести относятся вес и координаты центра тяжести судна. Их значения также необходимы при расчете такого параметра остойчивости, как метацентрическая высота.

Под остойчивостью понимают способность судна, выведенного из положения нормального равновесия какими-либо внешними силами, возвращаться в свое первоначальное положение после прекращения действия этих сил.

Известен способ определения веса судна путем его предварительного взвешивания или вычислением составляющих весов и расчет координат центра тяжести по соответствующим формулам (см. Б.Карлов, В.Певзнер, П.Слепенков. Учебник судоводителя любителя (Управление маломерными судами). Раздел 3, §40, 41).

Данные методы имеют следующие недостатки:

- повышенная трудоемкость в силу необходимости учета множества факторов (вес двигателя, механизмов, устройств и оборудования и др.);

- недостаточная точность вычисления при использовании приближенных формул.

Известен также способ определения массы судна, включающий его позиционирование вне акватории и подъем с помощью средств подъема, измерение усилий, развиваемых при этом каждым средством подъема, и последующее расчетное определение массы и абсциссы центра тяжести судна на основе измеренных данных (см. патент US №5178488, МПК B63C 1/00, дата публикации 12.01.1993).

Недостатками данного способа являются его ограниченная применимость на практике и высокая стоимость, обусловленная необходимостью использования специально оборудованного сухого дока.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка простого и точного способа определения расчетных характеристик для повышения плавучести и остойчивости судна.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в повышении точности определения расчетных характеристик судна, а также в снижении трудоемкости и сокращении времени осуществления способа за счет использования емкостей из гибкого воздухонепроницаемого материала, наполняемых газом под давлением.

Поставленная задача решается тем, что способ определения веса судна, включающий его позиционирование вне акватории и подъем с помощью средств подъема, измерение усилий, развиваемых при этом каждым средством подъема, и последующее расчетное определение массы и абсциссы центра тяжести судна на основе измеренных данных, отличается тем, что судно устанавливают на кильблоках, расположенных на стапель-площадке, в промежутки между которыми, симметрично относительно диаметральной плоскости судна, на стапель-площадку укладывают средства подъема, выполненные в виде емкостей из гибкого воздухонепроницаемого материала с возможностью подачи в них сжатого воздуха и измерения внутреннего давления воздуха в каждой емкости, причем в процессе измерения емкости заполняют сжатым воздухом до тех пор, пока судно не потеряет контакт с кильблоками, в этот момент для каждой емкости измеряют внутреннее давление p_i, площадь пятна контакта емкости с днищем судна F_i и абсциссу центра тяжести площади пятна контакта x_iF относительно выбранной базы отсчета, например миделевого сечения судна, далее определяют вес судна из условия равновесия, используя выражение:

,

где G - вес судна, т;

p_i - внутреннее давление воздуха в i-й емкости, т/м²;

F_i - площадь пятна контакта i-й емкости с днищем судна, м².

При этом абсциссу центра тяжести судна относительно выбранной базы отсчета определяют, используя выражение:

,

где x_g - абсцисса центра тяжести судна относительно выбранной базы отсчета, м;

p_i - внутреннее давление воздуха в i-й емкости, т/м²;

F_i - площадь пятна контакта i-й емкости с днищем судна, м²;

x_iF - абсцисса центра тяжести площади пятна контакта относительно выбранной базы отсчета.

Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения с существенными признаками аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».

При этом отличительные признаки формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.

Признак «судно устанавливают на кильблоках, расположенных на стапель-площадке» позволяет позиционировать его вне акватории и оставить свободное пространство под днищем для установки средств подъема.

Признак «в промежутки между кильблоками, симметрично относительно диаметральной плоскости судна, на стапель-площадку укладывают средства подъема» позволяет опереть днище судна непосредственно на средства подъема и тем самым обеспечить плотный контакт между поверхностями.

Признак, указывающий, что средства подъема «выполнены в виде емкостей из гибкого воздухонепроницаемого материала с возможностью подачи в них сжатого воздуха и измерения внутреннего давления воздуха в каждой емкости», обеспечивает простоту конструкции и эксплуатации, а также позволяет использовать средства подъема в качестве катков при буксировке судна в продольном направлении.

Признаки «в процессе измерения емкости заполняют сжатым воздухом до тех пор, пока судно не потеряют контакт с кильблоками» позволяют в дальнейшем удалить кильблоки.

Признаки, указывающие, что «емкости… выполнены… с возможностью измерения внутреннего давления» и «для каждой емкости измеряют внутреннее давление p_i, площадь пятна контакта емкости с днищем судна F_i и абсциссу центра тяжести площади пятна контакта x_iF относительно выбранной базы отсчета, например миделевого сечения судна», позволяют получить исходные данные для дальнейшего расчета.

Признаки «определяют вес судна из условия равновесия, используя выражение:

,

где G - вес судна, т;

p_i - внутреннее давление воздуха в i-й емкости, т/м²;

F_i - площадь пятна контакта i-й емкости с днищем судна, м².

При этом абсциссу центра тяжести судна относительно выбранной базы отсчета определяют, используя выражение:

,

где x_g - абсцисса центра тяжести судна относительно выбранной базы отсчета, м;

p_i - внутреннее давление воздуха в i-й емкости, т/м²;

F_i - площадь пятна контакта i-й емкости с днищем судна, м²;

x_iF - абсцисса центра тяжести площади пятна контакта относительно выбранной базы отсчета» позволяют произвести расчет веса и абсциссы центра масс судна.

На фиг.1, 2 и 3 изображена последовательность операций при установке судна на средства подъема (вид сбоку).

На фиг.4 изображена схема к определению веса судна и абсциссы центра тяжести при взвешивании.

На чертежах показаны корпус судна 1, средства подъема 2, кильблоки 3 и основание стапель-площадки 4.

Способ осуществляют следующим образом. Судно 1 устанавливают на кильблоки 3, расположенные на стапель-площадке 4 (фиг.1). В промежутки между кильблоками 3 поперек судна 1 на стапель-площадку 4 укладывают средства подъема 2 (фиг.2). Средства подъема 2 выполнены в виде емкостей из гибкого воздухонепроницаемого материала и снабжены штуцерами для подключения к компрессорной установке и манометрами для измерения внутреннего давления воздуха в каждой емкости (на чертежах не показаны). Средства подъема 2 подключают к компрессорной установке (на чертежах не показана) и заполняют воздухом под давлением до тех пор, пока судно 1 не будет поднято над кильблоками 3 до полного отсутствия контакта с ними (фиг.3). Для каждой емкости (средства подъема 2) измеряют внутреннее давление p_i, площадь пятна контакта емкости с днищем судна F_i и абсциссу центра тяжести площади пятна контакта относительно выбранной базы отсчета, например миделевого сечения судна, x_g.

Далее определяют вес судна из условия равновесия, используя выражение:

,

где G - вес судна, т;

p_i - внутреннее давление воздуха в i-й емкости, т/м²;

F_i - площадь пятна контакта i-й емкости с днищем судна, м².

При этом абсциссу центра тяжести судна относительно выбранной базы отсчета определяют, используя выражение:

,

где x_g - абсцисса центра тяжести судна относительно выбранной базы отсчета, м;

p_i - внутреннее давление воздуха в i-й емкости, т/м²;

F_i - площадь пятна контакта i-й емкости с днищем судна, м²;

x_iF - абсцисса центра тяжести площади пятна контакта относительно выбранной базы отсчета.

В случае если судно имеет килеватость (подъем днища к бортам) или острые криволинейные обводы, между кильблоками и средствами подъема дополнительно укладывают промежуточную жесткую платформу.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к методам контроля характеристик плавучести и остойчивости судов в процессе разработки, эксплуатации и ремонта, и может быть использовано для определения веса крупногабаритного груза. Способ определения веса судна включает позиционирование судна вне акватории и подъем его с помощью средств подъема, измерение усилий, развиваемых при этом каждым средством подъема, и последующее расчетное определение веса и абсциссы центра тяжести судна на основе измеренных данных. При этом судно устанавливают на кильблоках, в промежутки между которыми, симметрично относительно диаметральной плоскости судна, на стапель-площадку укладывают средства подъема, выполненные в виде емкостей из гибкого воздухонепроницаемого материала, с возможностью подачи в них сжатого воздуха и измерения внутреннего давления воздуха в каждой емкости. В процессе измерения емкости заполняют сжатым воздухом до тех пор, пока судно не потеряет контакт с кильблоками. В этот момент для каждой емкости измеряют внутреннее давление, площадь пятна контакта емкости с днищем судна и абсциссу центра тяжести площади пятна контакта относительно выбранной базы отсчета, например миделевого сечения судна. Далее расчетным методом определяют вес судна и абсциссу центра тяжести судна относительно выбранной базы отсчета. Технический результат заключается в повышении точности определения указанных характеристик судна, а также в снижении трудоемкости и сокращении времени их определения. 4 ил.

Способ определения веса судна, включающий его позиционирование вне акватории и подъем с помощью средств подъема, измерение усилий, развиваемых при этом каждым средством подъема, и последующее расчетное определение веса и абсциссы центра тяжести судна на основе измеренных данных, отличающийся тем, что судно устанавливают на кильблоках, расположенных на стапель-площадке, в промежутки между которыми симметрично относительно диаметральной плоскости судна на стапель-площадку укладывают средства подъема, выполненные в виде емкостей из гибкого воздухонепроницаемого материала с возможностью подачи в них сжатого воздуха и измерения внутреннего давления воздуха в каждой емкости, причем в процессе измерения емкости заполняют сжатым воздухом до тех пор, пока судно не потеряет контакт с кильблоками, в этот момент для каждой емкости измеряют внутреннее давление p_i, площадь пятна контакта емкости с днищем судна F_i и абсциссу центра тяжести площади пятна контакта x_iF относительно выбранной базы отсчета, например миделевого сечения судна, далее определяют вес судна из условия равновесия, используя выражение
,
где G - вес судна, т;
p_i - внутреннее давление воздуха в i-й емкости, т/м²;
F_i - площадь пятна контакта i-й емкости с днищем судна, м²,
при этом абсциссу центра тяжести судна относительно выбранной базы отсчета определяют, используя выражение

где x_g - абсцисса центра тяжести судна относительно выбранной базы отсчета, м;
p_i - внутреннее давление воздуха в i-й емкости, т/м²;
F_i - площадь пятна контакта i-й емкости с днищем судна, м²;
x_iF - абсцисса центра тяжести площади пятна контакта i-й емкости относительно выбранной базы отсчета.