# Preliminary calculation of Intact Stability

Discussion in 'Stability' started by Rabah, Sep 3, 2015.

1. Joined: Mar 2014
Posts: 256
Likes: 10, Points: 18, Legacy Rep: 50
Location: Bulgaria

### RabahSenior Member

This publication continue the publication "Modification of Tug Burondi" /see http://www.boatdesign.net/forums/boat-design/modification-tug-burondi-54038.html but already about other specific purpose - calculation of an intact stability in initial projecting stages.
After designer already fixed the main sizes and has developed computer model of the ship, it is necessary to make precomputation of an intact stability for reliance that the project responds all stability criteria of intact ship on the International code on intact stability IMO A.749.
It can be made for the most important event of the loads - the ship with 100 % store and fuel /full displacement/ even without any data about weights on different parts of the Lightship and without fixing the value and location separate component of DW.
We have already seen as the coordinate system is oriented. From the projection Plan of the Main deck /see the file/ we determine critical points. Downflooding Points we define on the upper end of coamings of doors in the aft of the superstructure - X and Y on projection Plan of the Deck, Z-on projection Stern view.
Critical points have the following coordinates:
Decked line CP1-PS/SB
X=15,9m; Y = +/-5,25m; Z=5,6m
Downflooding Points CP2-PS/SB
CP2-PS X=15,8m; Y = + 2,3m; Z=6,3m
CP2-SB X=15,8m; Y =-1,7m; Z=6,3m
From the Silhouette we shall take the following data /see the table of the file/:
Wind area Aw=141,21 m^2
Xw=17,702m from AP
Zw=7,214m from BL
Side projection of underwater area 100,88 m^2
X=17,29m; Z=2,293m
Now it is necessary to find out only how is determine Full displacement D and coordinate of centroid LCG, TCG and VCG.
Continuation follows.
Это публикация является продолжением публикации Modification of Tug “Burondi”/смотри http://www.boatdesign.net/forums/boat-design/modification-tug-burondi-54038.html/ но уже с другую конкретную цель - расчет остойчивости в начальном стадии проектирования.
После того как проектант уже фиксировал главных размеров и разработал компьютерную модель своего судна, следует сделать предварительные расчеты остойчивости для уверенности что проект отвечает всем критериям остойчивости неповрежденного судна по Международному коду об остойчивости IMO A.749.
Это можно сделать для самого важного случая нагрузки - Судно с 100% запасов и топлива /полное водоизмещение/ даже без никаких данных о весах по различным статьям порожнего судна и без фиксирования весов и местоположения отдельных составляющих дедвейта.
Мы уже посмотрели как ориентирована координатная система. От проекции План Главной палубы /смотри файл/ фиксируем критические точки. Точки заливания определяем по верхнему концу комингсов дверей в кормовом конце надстройки - X и Y по проекции План палубы, Z- по проекции Stern view.
Критические точки имеют следующие координаты:
Палубная линия CP1-PS/SB
X=15,9m; Y=+/- 5,25m; Z=5,6m
Точки заливания CP2-PS/SB
CP2-PS X=15,8m; Y=+2,3m; Z=6,3m
CP2-SB X=15,8m; Y=-1,7m; Z=6,3m
Уже знаете как получается силуэт.
От силуэта возьмем следующие данные /смотри таблицу файла/:
Площадь парусности Aw=141,21 m^2
Xw=17,702m from AP
Zw=7,214m from BL
Боковая проекция подводной площади 100,88 m^2
X=17,29m; Z=2,293m
Теперь следует только выяснить как фиксируем Полного водоизмещения D и координаты центра тяжести LCG, TCG и VCG.
Продолжение следует.
_________________________________
NA Razmik Baharyan

#### Attached Files:

File size:
478 KB
Views:
681
• ###### Tug 31,2m - Silhouette with table.jpg
File size:
213.8 KB
Views:
818
Last edited: Sep 8, 2015
2. Joined: Mar 2014
Posts: 256
Likes: 10, Points: 18, Legacy Rep: 50
Location: Bulgaria

### RabahSenior Member

Preliminary calculation of Intact Stability-continue

For this purpose in first-order we must know the draft at full displacement. When we speak about precomputations, it means that in an initial stage of designing it is possible to accept the draft of the full ship is equal to the prototype. The draft usually is published in the information on the prototype.
It is necessary to be extreme clear to you, that this originally adopted draft will be changed in following stages of the project before ultimate construction of the ship and after the inclining test.
On already adopted draft we define full displacement of our new model. Thus we put in calculation to the request the ship to be „ on an even keel “.
What for „ on an even keel “?
You will agree with me that if the new built ship with complete store and fuel it leaves from the port on the first trip with an initial trim extremely badly speaks about centering of the ship on a length that is the designer has not completed his work as it is necessary.
It to bind us in following stages of the project will receive precisely such equality.
How in practice to realize centering of the ship? By means of moving the large concentrated weight to the bow or the stern in association on necessity. For example:
1. ER in complete set with Main engine units or only engines.
2. A block - superstructure with a pilothouse.
3. Oil fuel tanks for Main engine units as the largest part of deadweight capacity.
Better for centering of the full ship to not hope on the stern and the bow ballast tanks. Their overall objective to improve the trim of the ship at 10 % of store and fuel or at emergency events.
It is necessary to determine VCG.
Continuation follows.
Для этого в первой очереди нам надо знать осадку при полном водоизмещении. Когда говорим о предварительных расчетов, это означает что в начальной стадии проектирования можно принять осадку полного судна равна прототипу. Обычно осадка публикуется в информацию о прототипе.
Вам надо быть предельно ясно, что эта первоначально принятая осадка будет изменятся в следующих этапов проекта до окончательной постройки судна и после опыта кренования.
По уже принятой осадки определяем полное водоизмещение нашей новой модели. При этом ставим в расчете требованию судно быть „на ровный киль“.
Зачем „на ровный киль“?
Согласитесь что если ново построенное судно с полными запасами и топлива уезжает из порта в первой поездке с начальным дифферентом это исключительно плохо говорит о центровке судна по длину, то есть проектант не закончил свое дело как надо.
Для этого, так как от гидростатики уже имеем LCB, то принимаем LCG=LCB по принятой уже осадки.
Это нас обязывает в следующих этапов проекта получит точно такое равенство.
Как на практике реализовать центровку? Посредством перемещения крупных сосредоточенных весов к носу или корме в зависимость от необходимости. Например:
1. МО в совокупности с Главными двигателями или только двигатели.
2. Блок-надстройка с рулевой рубкой.
3. Топливные цистерны для главных двигателей как самая крупная часть дедвейта.
Лучше при центровки полного судна не надеяться на кормовых и носовых балластных танков. Их главная цель улучшить дифферент судна при 10% запасов и топлива или при аварийных случаях.
Осталось уточнить VCG.
Продолжение следует.
______________________________________
NA Razmik Baharyan

3. Joined: Mar 2014
Posts: 256
Likes: 10, Points: 18, Legacy Rep: 50
Location: Bulgaria

### RabahSenior Member

Preliminary calculation of Intact Stability-continue

Usually VCG 60-70 % of the amidships depth are received. At Hm=5,6m if to accept VCG=3,5m we shall receive VCG=62,5 % Hm.
In Delftship Pro and Maxsurf Stability there is a capability to see to the diagram for the maximum possible allowable values VCG for different draft. The diagram warrants satisfaction of all criteria IMO A.749/see the file / .
It is visible that at draft Т=4,2m VCGmax=4,5m
That is we have VCG=3,5m < VCGmax=4,5m
It means that in following stages of the project to us is necessary to aspire to receive VCG=3,5m for full displacement. How it is possible to influence practically on VCG that is to aspire to decrease CG be relative BL.
Some methods:
1. It is possible to accept the superstructure and wheelhouse from an aluminium alloy instead of steel.
2. More low CG separate component deadweight capacity effect on overall dimensions of tanks.
3. To install in the basis of keel a rigid fixed ballast.
In the total it is received the following values for full displacement:
D=645,63t; T=4,2m
LCG=LCB=16,5m from AP
TCG=0 for the symmetry
VCG=3,5m from BL
It is already possible to make calculation of the intact stability on Delftship Pro using criteria IMO A.749.
Outcomes are specified in the Righting lever curve and in the table to her /see the files/.
Have received: area A / area B = 0,18
Or K = area B / area A = 5,55 > 1 at a wind pressure 51,4 kg/m^2 = 504 Pa for operation in unlimited navigation area.
Continuation follows.
Обычно VCG принимается 60-70% высоты борта на миделе. При Hm=5,6m если принять VCG=3,5m получим VCG=62,5% Hm.
В Delftship Pro и Maxsurf Stability есть возможность посмотреть графику максимально возможных допустимых величин VCG для различных осадок. Диаграмма гарантирует удовлетворение всех критериев IMO A.749 /смотри файл/.
Видно что при осадке Т=4,2m VCGmax=4,5m
То-есть имеем VCG=3,5m < VCGmax=4,5m
Это означает что в следующих этапов проекта нам надо стремиться получить VCG=3,5m для полного водоизмещения. Как можно практически повлиять на VCG, то-есть стремиться снижать ЦТ относительно BL.
Вот несколько способов:
1. Можно принять надстройку и рубку из алюминиевого сплава вместо стали.
2. Более низкий ЦТ отдельных составляющих дедвейта влиянием на габариты цистерн.
3. Монтировать в основе киля твердый неподвижный балласт.
В итоге получаем следующие величины для полного водоизмещения:
D=645,63t; T=4,2m
LCG=LCB=16,5m от КП
TCG=0 ради симметрии
VCG=3,5m от BL
Уже можно сделать расчет остойчивости на Delftship Pro пользуясь критериями IMO A.749.
Результаты указанны в Диаграмме статической остойчивости и в таблице к ней.
Получили: area A / area B = 0,18
Или K = area B / area A = 5,55 >1 при давлении ветра 51,4 kg/m^2 = 504 Pa для эксплуатации в неограниченным районе плавания.
Продолжение следует.
_______________________________
NA Razmik Baharyan

#### Attached Files:

File size:
325.4 KB
Views:
623
File size:
238.2 KB
Views:
715
• ###### Tug 31,2m-Evaluation of criteria.jpg
File size:
246.7 KB
Views:
613
4. Joined: Mar 2014
Posts: 256
Likes: 10, Points: 18, Legacy Rep: 50
Location: Bulgaria

### RabahSenior Member

Preliminary calculation of Intact Stability-continue

For that we will be sure that on relation of the intact stability all is in order, it is necessary to make two more calculations:
1. It is necessary be convinced that our new model can to fulfill the functions as Escort Tug.
2. It is necessary to determine what top speed it is possible to suppose at circulation.
From the added files it is visible what data it is necessary to supplement in tables of criteria and what outcomes are received at program Delftship Pro.
For Escort Tug Stability a heel angle 10,1deg <16 deg /Deck immersion angle / is received.
For Turning Stability at speed of 15 knots we receive a heel angle 4,7 deg <10 deg / an allowable heel angle as for passenger carriers / at quite sufficient free board.
Thanks for your patience and attention!
Чтобы быть уверенными что по отношении остойчивости все будет в порядке, надо сделать еще два расчета:
1. Необходимо убедиться что наша новая модель может выполнять свои функции как эскортирующий буксир.
2. Надо определить какую максимальную скорость можно допустить при циркуляции.
От добавленных файлов видно какие данные надо пополнять в таблицах для критериев и какие результаты получаются на программу Delftship Pro.
Для Escort Tug Stability получается угол крена 10,1 град < 16 град / угол входа палубы в воду /.
Для Turning Stability при скорости 15 узлов получаем угол крена 4,7 град < 10 град / допустимый угол крена как у пассажирских судов / при вполне достаточного свободного борта.
Спасибо за Вашего терпения и внимания!
____________________________
NA Razmik Baharyan

#### Attached Files:

File size:
246 KB
Views:
659
File size:
233.4 KB
Views:
656
File size:
246.9 KB
Views:
569
File size:
310.6 KB
Views:
722
File size:
234.7 KB
Views:
566
• ###### Tug 31,2m- Evaluation of Turning stability critera,V=15kt.jpg
File size:
165 KB
Views:
509
5. Joined: Sep 2011
Posts: 7,530
Likes: 757, Points: 123, Legacy Rep: 300
Location: Spain

### TANSLSenior Member

Just a small comment to your last post: the equation of the curve of heeling arm has a term that is the cosine of the angle of heel. How is possible. according to that, that that curve in your graphic is a horizontal line ?. Thanks for your answer.

6. Joined: Mar 2014
Posts: 256
Likes: 10, Points: 18, Legacy Rep: 50
Location: Bulgaria

### RabahSenior Member

Hi Tansl,
This file is page from Delftship Pro Manual.
_____________________
NA Razmik Baharyan

#### Attached Files:

• ###### Delftship Pro- Help.jpg
File size:
333.7 KB
Views:
517
7. Joined: Sep 2011
Posts: 7,530
Likes: 757, Points: 123, Legacy Rep: 300
Location: Spain

### TANSLSenior Member

Thanks for your answer, my friend. I see that DELFTship Pro Manual says what I say. So why heeling arm curve is a straight line ?. I do not want to know what DELFTship Pro Manual says but the interpretation you can give on the results offered by DELFTship Pro Manual.
A true NA must "interpret" the results he gets from his software and correct them if they are incorrect.

8. Joined: Mar 2014
Posts: 256
Likes: 10, Points: 18, Legacy Rep: 50
Location: Bulgaria

### RabahSenior Member

Hi Tansl,
About what interpretation there is a speech? Explanation is very simple!
Let's see the formula of the heeling moment at circulation in Delftship Pro Manual:
Mϕ = Mo */cos ϕ/^N
If to accept cos ϕ = a, how much versions we have for a^N?
If N=0 we know that each number in a null degree equally 1, that is a^N = a^0 =1
Then Mϕ = Mo * 1 = Mo = const
If N=1 then a^N = a^1 = a or Mϕ = Mo * cos ϕ
At ϕ = 0 ÷ 90 deg we shall receive:
At ϕ = 0 deg
M (0 deg) = Mo * cos (0 deg) = Mo* 1 = Mo
At ϕ = 90 deg
M (90deg) = Mo * cos (90deg) = Mo* 0 = 0
That is function Mϕ decrease from amplitude value Mo up to 0.
When heel at circulation will be major? Certainly at N=0 that is if it is received constant value for Mϕ. It means that at calculation I have accepted more dangerous version and if calculation is received that`s signifies every things is all right, that is there will be for me a definite reserve in stability at circulation and at different velocities not exceeding 15 kts the heel angle always will be less than 5 deg at turn with radius R=1,5L.
You can see and Maxsurf Stability Manual where it is visible that N it is possible to accept equally 2, but only at a heeling moment from wind pressure, not at circulation.

О какой интерпретации идет речь? Обьяснение очень просто!
Давайте посмотрим формулу кренящего момента при циркуляции в Delftship Pro Manual:
Mϕ = Mo * /cos ϕ/^N
Если принять cos ϕ = a, сколько вариантов имеем для a^N ?
Если N=0 знаем что каждое число в нулевой степени равно 1, то есть a^N = a^0 =1
Тогда Mϕ = Mo * 1 = Mo= const
Если N=1 тогда a^N = a^1 = a или Mϕ = Mo * cos ϕ
При ϕ = 0 ÷ 90 deg получим:
При ϕ = 0 deg
M (0 deg) = Mo * cos (0 deg) = Mo* 1 = Mo
При ϕ = 90 deg
M (90 deg) = Mo * cos (90 deg) = Mo* 0 = 0
То есть функция Mϕ уменьшается от амплитудной величины Mo до 0.
Когда крен при циркуляции будет большим? Разумеется при N=0, то есть если принимаем константную величину для Mϕ. Это означает что при вычислении я принял более опасный вариант и если расчет получается значит все в порядке, то есть будет у меня определенный резерв в остойчивости при циркуляции и при различных скоростей не превышающих 15 kts угол крена всегда будет меньше 5 deg при радиус циркуляции R=1,5L.
Можете посмотреть и Maxsurf Stability Manual где видно что N можно принять равным 2, но только при кренящий момент от давлении ветра, не и при циркуляции.
____________________________
NA Razmik Baharyan

#### Attached Files:

• ###### Maxsurf Stability Manual-Heeling arm.jpg
File size:
246.4 KB
Views:
609
9. Joined: Sep 2011
Posts: 7,530
Likes: 757, Points: 123, Legacy Rep: 300
Location: Spain

### TANSLSenior Member

I appreciate greatly your interest in teaching me math but, honestly, at that level it was not necessary. But your effort is much appreciated.
All I want you to tell me is why the value of "N" is zero. What Maxsurf says (neither Maxsurf is going to teach me theory of the ship, fortunately), it matters very little to me. I want to know, because, apparently, you are teaching naval architecture to the readers (that's what I gather from your lengthy written), the interpretation that you give the value N = 0.
The specific question: What does mean that N = 0 and when to apply ?. Thank you

10. Joined: Mar 2014
Posts: 256
Likes: 10, Points: 18, Legacy Rep: 50
Location: Bulgaria

### RabahSenior Member

Sorry Tansl,
You question is not professional!
Clever people find itself answers on their interesting problems! What for it is necessary to help you - in fact you can itself to argue!
_____________________
NA Razmik Baharyan

11. Joined: Sep 2011
Posts: 7,530
Likes: 757, Points: 123, Legacy Rep: 300
Location: Spain

### TANSLSenior Member

Thanks, Rabah, I see you have clear ideas. I need to figure things out for myself because, from what I see, you're not able to answer my simple, not intelligent, not professional, question. What will you be able to do when someone asks you a "professional" question?

12. Joined: Mar 2014
Posts: 256
Likes: 10, Points: 18, Legacy Rep: 50
Location: Bulgaria

### RabahSenior Member

Hi Tansl,
One example which does not concern to circulation but well illustrate my choice. It is from a code of practice. The diagram displays difference in heel angles at a constant heeling moment and at a heeling moment depending on the heel angle /see the file/.
The comment to the example is the following:
„ The variance in heel angles, definite both methods less than 10 % of value of the heel angle. Therefore, and also due to the greater simplicity heel angles are practically determined how it is made for a constant heeling moment. “
And as the program allows me to apply N=0 my choice is not subject to change.
I can set to you too question: Why it is necessary to be N=1?
To stop this wanton dispute I has tested that will be received at V=15kts, R=1,5L and N=1. Outcomes at N=1 /see the file/ and at N=0 coincide from for that the heel angle is very small /ϕ =4,7 deg/.
Whether there is a sense to prolong the dispute?
Вот один пример который не относится к циркуляции но хорошо иллюстрирует мой выбор. Это из практического руководства. Диаграмма показывает различие в углах крена при постоянного кренящего момента и при кренящего момента в зависимости от угла крена /смотри файл/.
Комментарий к примере следующий:
„Разница в углах крена, определенных обоими способами менее 10% величины угла крена. Поэтому, а также благодаря большей простоте углы крена практически определяются так, как это сделано для постоянного кренящего момента.“
И так как программа разрешает мне применить N=0, мой выбор не подлежит изменению.
Я могу задать тебе тоже самый вопрос: Почему надо быть N=1?
Чтобы прекратить этот бессмысленный спор я проверил что получится при V=15kts, R=1,5L и N=1. Результаты при N=1 /смотри файл/ и при N=0 совпадают из за того что угол крена очень малый /ϕ=4,7 deg/.
Есть ли смысл продолжать спор?
_______________________________
NA Razmik Baharyan

#### Attached Files:

File size:
155.9 KB
Views:
546
• ###### Tug 31,2m- Turning Stability Curve,V=15kt,N=1,R=1,5L.jpg
File size:
246.5 KB
Views:
463
13. Joined: Sep 2011
Posts: 7,530
Likes: 757, Points: 123, Legacy Rep: 300
Location: Spain

### TANSLSenior Member

Rabah, for me this discussion makes sense because, in my opinion, you can not go around trying to teach people without knowing the theoretical principles of what is to be taught.
I will raise two issues only:
• When a boat is struggling to meet a criterion, it must be demonstrated with the greatest possible precision that it matches the criteria. Therefore, use the value N = 1 is often a need to know the angle of heel as closely as possible.
• I do not think a tug needs the study of heel for tack at high speed. So your example of 4.7 ° or not is beside the point and you try to use it to, with delusions, prove that you're right, or you do not know what you're talking about when you use it to prove something.
But my question remains to answer: In a so complicated calculations as to be made to check the stability of a vessel, what sense does it simplify a formula (take the value N = 0) which is very easy to apply, although properly implemented?. No wonder the results but for the basics. We all know that the value N = 0 results in a horizontal straight line, but what is the theoretical foundation of using a value or another ?. Thank you once again.

14. Joined: Mar 2014
Posts: 256
Likes: 10, Points: 18, Legacy Rep: 50
Location: Bulgaria

### RabahSenior Member

Sorry Tansl,
This file is copy from IMO-International code on Intact stability.
Where in this formula it is specified what - be association of the heeling moment at circulation from the heel angle? There is no such association! Whether is necessary for you special academic lecture that you have understood it? About what absolute precision you speak after that I have written in title what is it only precomputation of stability in initial project stage, that is it only the first approaching - both for displacement and for CG.
Your purpose is very much transparent! But you will not have time! I shall not allow you to discredit my publications! Always I shall be unmask your spiteful attacks.
So that to suffice already to write nonsenses. Go better to drink a bottle of beer - probably will calm!
Этот файл копирован из ИМО – Интернациональный код по остойчивости неповрежденного судна.
Где в этой формуле указана какая ни-будь зависимость кренящего момента при циркуляции от угла крена? Нет такая зависимость! Необходима ли тебе специальная академичная лекция чтобы ты понял этого? О какую абсолютную точность говоришь после того что я написал в заголовке что это только предварительные расчеты остйчивости в начальном стадии проекта, то есть это только первое приближение - и для водоизмещения и для ЦТ.
Твоя цель очень прозрачная! Но не успеешь! Я не позволю тебе компрометировать мои публикации! Всегда буду разоблачать твои злобные нападки.
Так что хватить уже писать глупости. Лучше иди выпить бутылку пива - возможно успокоит!
__________________________
NA Razmik Baharyan

#### Attached Files:

• ###### International code on Intact Stability.jpg
File size:
137.1 KB
Views:
567
1 person likes this.

15. Joined: Sep 2011
Posts: 7,530
Likes: 757, Points: 123, Legacy Rep: 300
Location: Spain

### TANSLSenior Member

I can not understand that asking for explanations on a particular topic represents an "attack".
In the model tugboat you show us, I see things that I think are deficient and therefore I ask for explanations and I explain my reasons.
Is it possible to consider these comments as "attacks" ?. Honestly and humbly, I think not.
But when someone exposes their work to the public, exposed to someone criticizes. Be afraid, or protest criticism is a sign of weakness.
In this forum and all I know, someone exposes something and others comment on or criticize. I do not think I did anything other than that. Do not match my experiences with yours ?. Well, this is it. If we all thought the same would be somewhat boring.
I will not be criticized for giving explanations to what you claim. No explanation seems absurd. Hiding behind the "attacks" it seems childish.

P.S. IMO does not say that this criteria should apply to tugs. I do not understand why you have brought it up or what it has to do with this discussion. Are you trying to throw balls out?

Forum posts represent the experience, opinion, and view of individual users. Boat Design Net does not necessarily endorse nor share the view of each individual post.
When making potentially dangerous or financial decisions, always employ and consult appropriate professionals. Your circumstances or experience may be different.