Процесс загрузки судна
Введение
Правильно загрузить судно - значит обеспечить его безопасное
плавание при одновременном максимальном экономическом эффекте. Расчет грузового
плана - серьезная инженерная работа с большим количеством решений, из которых
надо выбрать оптимальное для данных условий. При этом само понятие
«оптимальное» не всегда может быть однозначным. В одном случае - это наиболее
полное использование грузоподъемности и грузовместимости, в другом - получение
максимального дохода, в третьем - сохранение судном каких либо заранее заданных
характеристик мореходных качеств.
Выработать и рекомендовать все возможные на практике способы
достижения оптимальной загрузки судна невозможно. Многочисленность
конструктивных типов транспортных судов, широкая номенклатура перевозимых
грузов и бесконечное количество возможных их сочетаний, разнообразие
направлений и условий перевозок требуют творческого подхода к составлению
грузового плана в каждом конкретном рейсе.
Курсовая работа имеет цель закрепления теоретических и
практических знаний при самостоятельном решении задач по расчету и оценке
мореходных качеств судна как перед загрузкой, так и в процессе и после загрузки
судна в порту.
Курсовая работа носит комплексный подход по выполнению
теоретических обоснований и производстве расчетов по оценке мореходных качеств
судна, а также охватывает основные темы по дисциплине.
Особенностью курсовой работы является то, что процесс
загрузки судна это трудоемкий, напряженный и сложный процесс, который в
конечном итоге оказывает существенное влияние на следующие качества судна:
плавучесть, остойчивость и непотопляемость судна в период рейса, а
следовательно, правильная аккуратная и тщательная загрузка судна в порту перед
рейсом позволяет добиться такого равновесного положения судна, при котором оно
имело бы достаточные плавучесть и остойчивость.
В результате выполнения курсовой работы студент должен
приобрести основные сведения о судне, понять его транспортные возможности,
уметь производить расчеты по продолжительности рейса и по определению судовых
запасов на него. А затем произвести размещение судовых запасов и груза так,
чтобы судно после загрузки имело бы достаточные и необходимые показатели по
мореходным качествам.
Задание на курсовую работу
Исходные
данные
|
|
|
|
|
Тип судна
|
|
Сплит
|
|
|
Длина судна:
между перпендикулярами
|
L
|
173,94
|
м
|
|
габаритная
|
Lгб
|
186,15
|
м
|
3
|
ширина судна
|
B
|
23,40
|
м
|
4
|
высота борта
судна:
|
H
|
12,50
|
м
|
5
|
осадка судна:
а) перед загрузкой:
|
|
|
|
|
носом
|
Tн
|
-0,17
|
м
|
|
кормой
|
Tк
|
5,82
|
м
|
|
на миделе
|
Tм
|
2,74
|
м
|
|
б) в полном
грузу
|
|
|
|
|
средняя
|
Tcp
|
9,223
|
м
|
6
|
Аппликата
центра тяжести судна:
|
|
|
|
|
перед загрузкой
|
zg
|
10,85
|
м
|
7
|
Экипаж судна:
количество
|
n эк
|
40
|
чел.
|
|
масса с вещами
и грузом
|
p эк
|
5,12
|
т
|
|
абсцисс центра
тяжести
|
х эк
|
-64,72
|
м
|
|
аппликата
центра тяжести
|
z эк
|
11,85
|
м
|
Судовая энергетическая
установка:
|
|
|
|
|
тип
|
|
«Дизель»
|
|
|
эффективная
мощность
|
N е
|
8100
|
кВт
|
|
удельный расход
топлива
|
Р т
|
0,245
|
кг/кВт*ч
|
9
|
Скорость хода
судна:
|
|
|
|
|
максимальная
|
V max
|
21,3
|
уз
|
|
экономическая
|
V э
|
17,3
|
уз
|
10
|
Расстояние
между портами К=m+n
|
S
|
7000
|
миль
|
11
|
Скорость хода
судна на переходе:
|
Vс
|
17,3
|
уз
|
12
|
Время:
стояночное
|
tст
|
40
|
ч
|
|
дополнительное
|
tдоп
|
120
|
ч
|
13
|
Коэффициент,
учитывающий потребность судовых
|
|
|
|
|
запасов на
рейс: топлива
|
nт+шт.
|
1,05
|
|
|
смазочного
масла
|
n см. м
|
4,2
|
%
|
|
пресной воды
|
n пр. в
|
80
|
л
|
|
продовольствия
|
n прод
|
3,4
|
кг
|
14
|
Плотность
морской воды: (в порту погрузки)
|
r1
|
1,005
|
т/куб. м
|
15
|
Перевозимый
груз: масса
|
Ргр
|
15050
|
т
|
|
удельный
погрузочный объем
|
m
|
1,05
|
16
|
Данные по
судну: а) порожнём: водоизмещение
|
Д'o
|
6800
|
т
|
|
число тонн на 1
см осадки
|
g'o
|
29,101
|
т/см
|
|
б) в грузу:
|
|
|
|
|
водоизмещение
|
DW'гр
|
29000
|
т
|
|
число тонн на 1
см осадки
|
g'гр
|
34,01
|
т/см
|
|
Дедвейт
DW’=Dгр-D’o
|
|
22200
|
т
|
17
|
Отстояния марок
углублений в порожнем состоянии:
|
|
|
|
|
носовой от
носового перпендикуляра
|
Iн
|
9,55
|
м
|
|
кормовой от
кормового перпендикуляра
|
Ik
|
4,35
|
м
|
1.
Расчёт посадки, водоизмещения и остойчивости судна перед загрузкой
.1
Расчёт продолжительности рейса судна
Расчёт продолжительности рейса судна от порта отправления до
порта назначения и обратно рассчитывается по формуле:
(1.1)
Ходовое время (t/х) судна от
порта отправления до порта назначения рассчитывается по формуле:
(1.2)
Общее ходовое время (tх) судна от порта отправления до
порта назначения и обратно:
(1.3)
Стояночное время (tcт) судна рассчитывается по
фактическому времени, затрачиваемому судном на стоянку перед входом в порт,
перед проходом проливов, каналов и узкостей. Оно уточняется постоянно от рейса
к рейсу и равно: tcт =40 ч.
Дополнительное время (tдоп) рассчитывается по
фактическому времени, затрачиваемому судном на проход каналов, проливов, входа
в порт и на выход из порта, а также времени, затрачиваемом на швартовочные
операции, которые уточняются от рейса к рейсу и равно: tдоп =120 ч.
Продолжительность рейса судна в сутках от порта отправления до
порта назначения и обратно рассчитывается по формуле (1.4):
(1.4)
Подставим значения величин в формулы:
=7000/17,3=405
часов
=405*2=810
часов
=810+40+120=970 часов
=970/24=40,4
суток
Результаты расчетов сведены в таблицу 1.1.
Таблица 1.1 - Составляющих продолжительности
рейса (1)
№
|
Наименование
величины
|
Условные
обозначения величин
|
Значение
величин
|
Размерность
величин
|
1
|
Расстояние
между портами
|
S
|
7000
|
миль
|
2
|
Скорость хода
судна на переходе
|
Vс
|
17,3
|
узлов
|
3
|
Ходовое время
судна:
|
|
|
|
|
от порта
отправления
|
tx'
|
405
|
часа
|
|
до порта
назначения туда и обратно
|
810
|
часов
|
4
|
Стояночное
время судна
|
tcт
|
40
|
часа
|
5
|
Дополнительное
время судна
|
t доп
|
120
|
часов
|
6
|
Продолжительность
рейса судна:
|
|
|
|
|
в часах
|
tp
|
970
|
часов
|
|
в сутках
|
tpc
|
40,4
|
суток
|
1.2
Расчет судовых запасов на рейс
Судовые запасы (топливо, смазочные масла, пресная вода,
продовольствие) рассчитываются:
запас топлива на рейс судна с учетом штормового запаса по
формуле:
(1.5)
запас смазочного масла на рейс судна в% от запаса топлива по
формуле:
(1.6)
запас пресной воды для нужд экипажа, исходя из санитарной нормы в
литрах на одного человека в сутки по формуле:
(1.7)
запас продовольствия для нужд экипажа, исходя из нормы потребления
в кг на одного человека в сутки по формуле:
(1.8)
Общее количество судовых запасов на рейс рассчитывается по
формуле:
(1.9)
Подставим значения величины в формулы и получим:
Ртопл =1,05*8100*970*0,245/1000=2019,7 т
Рсм. м =4,2*2019,7/100=84,8 т
Рпр.в=80*40,4*40/1000=129,2 т
Рпрод=3,4*40,4*40/1000=5,5 т
Рзап=2019,7+84,8+129,2+5,5= 2239,2 т
Результаты расчета составляющих судовых запасов на рейс судна
заносим в таблицу 1. 2.
Таблица 1.2 - Количество судовых запасов на рейс судна
№
|
Наименование
величины
|
Условное
обозначение
|
Значение
величины
|
Размерность
величины
|
1
|
Судовые запасы:
топлива
|
Ртопл
|
2019,7
|
т
|
|
смазочного
масла
|
Рсм.м
|
84,8
|
т
|
|
пресной воды
|
Рпр.в
|
129,2
|
т
|
|
продовольствия
|
Рпрод
|
5,5
|
т
|
2
|
Общее
количество судовых запасов
|
Рзап
|
2239,2
|
т
|
.3
Расчёт водоизмещения судна перед загрузкой
А. Для начальной посадки судна рассчитываются по формулам:
средняя осадка судна
дифферент судна:
0= Тн0-Тк0 (1.11)
отношение
дифферента судна к длине судна между перпендикулярами:
(1.12)
Подставляем
значения величин и получим:
Тср 0=(-0,17+5,82)/2=2.825 м0= -0,17-5,82=-5,99
м0=-5,99/173,94= -0,034
Б. С рассчитанным
значением средней осадки судна Тср0 входим в «Грузовую шкалу» и
путём линейной интерполяции определяем значения следующих величин для плотности
пресной воды rпр.в =1.0 т/м3
водоизмещение
судна для положения на ровный киль, которое равно:
0'=6800 т
число тонн на 1 см осадки судна:
g0=29,101 т/см
которые исправляются поправкой на плотность морской воды в
порту погрузки по формулам:
=
((1,005-1)/1)*6800= 34,0 т (1.13)
= ((1,005-1)/1)*29,101=
0,145 т/см (1.14)
Значение водоизмещения судна и числа m на 1 см осадки судна g0 с учетом поправок на
плотность морской воды в порту погрузки рассчитываются по формулам:
= 6800+34,0=6834,0 т (1.15)
= 29,101+0,145=29,246 т (1.16)
Подставим значения в формулы:
=34,0 т =0,145 т/см =6834,0 т =29,246 т/см
В. С рассчитанным значением средней осадки Тср.0. входим
в «Кривые элементов теоретического чертежа судна» и путём линейной интерполяции
определяем следующие 17 значений расчётных величин, которые сведены в таблицу
1.3.
Таблица 1.3 - Значения расчётных величин, снятых с «Кривых
элементов теоретического чертежа»
№ п/п
|
Наименование
величины
|
Усл. обозн.
|
Масштаб
величины
|
Изм. значение
|
Знач. величины
|
Размерность
|
1
|
Аппликата
центра величины судна
|
Zc
|
0.2 м
|
7,3
|
1,46
|
м
|
2
|
Объемное
водоизмещение судна - теоретическое
|
Vt
|
400 м3
|
18,2
|
7280
|
м3
|
3
|
Объемное
водоизмещение судна с выступающими частями
|
Vвч
|
400 м3
|
18,5
|
7400
|
м3
|
4
|
Весовое
водоизмещение судна в морской воде (для r = 1.025 т/мз)
|
D
|
400 т
|
18,9
|
7560
|
т
|
5
|
Дифферентирующий
момент на 1 см в морской воде (для r = 1.025 т/мз)
|
Mдиф
|
10т*м
|
25,3
|
253
|
т м
|
6
|
Площадь
ватерлинии
|
Sвл
|
100 м2
|
28,8
|
2880
|
м2
|
Продольный
метацентрический радиус
|
R
|
10 м
|
57,4
|
574
|
м
|
8
|
Поперечный
метацентрический радиус
|
r
|
0.2 м
|
66,8
|
13,36
|
м
|
9
|
Абсцисса центра
тяжести ватерлинии
|
Xf
|
0.2 м
|
12,1
|
2,42
|
м
|
10
|
Абсцисса центра
тяжести судна
|
Xc
|
0.2 м
|
12,3
|
2,46
|
м
|
11
|
Продольный
момент инерции ватерлинии
|
Iy
|
200000 м4
|
21,3
|
4260000
|
м4
|
12
|
Поперечный
момент инерции ватерлинии
|
Ix
|
5000 м4
|
20,6
|
103000
|
м4
|
13
|
Число тонн на 1
см осадки
|
g
|
2т/см
|
14,8
|
29,6
|
т/с
|
14
|
Коэффициент
полноты площади мидель-шпангоута
|
b
|
0,1
|
9,3
|
0,93
|
|
15
|
Коэффициент
полноты площади грузовой ватерлинии
|
a
|
0,1
|
7,3
|
0,73
|
|
16
|
Коэффициент
общей полноты водоизмещения
|
d
|
0,1
|
6,4
|
0,64
|
|
17
|
Коэффициент
продольной полноты водоизмещения
|
j
|
0,1
|
0,7
|
|
Г. Рассчитываем значение момента, дифферентующего судно на 1
см по формуле:
=
253/100*2,825=0,896 т/см (1.17)
Д. По чертежу расположения марок углубления судна путем
графических построений определяем:
отстояние носовой марки углубления судна от носового
перпендикуляра:
9,55
отстояние кормовой марки углубления судна от кормового
перпендикуляра:
4,35
Е. Рассчитываются поправки к водоизмещению судна Dо,
определяемому по «грузовой шкале»:
на дифферент судна:
(1.18)
ДDдиф
=100*29,246*(-0,034)*(0,454+(0,896/2*29,246))=-47,23 т
на обводы корпуса судна в оконечностях:
(1.19)
ДDотв=50*29,246*(-0,034)*(9,55-4,35)=-261,86
т
на изгиб корпуса судна в средней части:
(1.20)
ДDизг=0,74*29,246*0,454=
9,82 т
где - стрелка прогиба корпуса судна в средней
части, измеряемое в сантиметрах и рассчитывается по формуле:
(1.21)
fo=(2.74-2.825*((9.55-4.35)/2)*(-0.034))*100= 0,454 м
Водоизмещение судна с учётом поправок при начальной посадке:
(1.22)
Do=6834,0-47,23-261,86+9,82=6534,73 т
Ж. Положение центров величины судна Xсо и центра
тяжести судна Xg с учётом дифферента судна при начальной посадке
рассчитывается по формуле:
центра величины судна:
=2,46+(-0,034)*574=-17,31
м (1.23)
центра тяжести судна:
=-17,31 - (10,85-1,46)*(-0,034)=-16,98 м (1.24)
З. По значению осадки судна в полном грузу по летнюю грузовую
марку входят в «Грузовую школу» и путём линейной интерполяции определяем
значение следующих величин для плотности пресной воды (r=1,0 т/м3);
водоизмещение судна в полном грузу по летнюю грузовую марку: 29000 т
дедвейт судна в полном грузу на летнюю грузовую марку: 22200 т
число тонн на 1 см осадки судна по летнюю грузовую марку: 34,01 т/см
Эти величины корректируются с учётом поправки на плотность морской
воды в порту погрузки:
=
29000*((1,005-1)/1)=144,3 т (1.25)
= 22200*((1,005-1)/1)=110,4 т (1.26)
= 34,01*((1,005-1)/1)=0,169 т/см (1.27)
Значения водоизмещения судна - Dгр, дейдвейта судна DWгр
и числа тонн на 1 см осадки - gгр в полном грузу по летнюю грузовую
марку с учетом поправок на плотность морской воды в порту погрузки
рассчитываются:
=29000+144,3=29144,3 т (1.28)
=22200+110,4=22310,4 т (1.29)
= 34,01+0,169=34,179 т/см (1.30)
И. Величина значения чистой грузоподъёмности судна на
заданный рейс рассчитывается:
=29144,3 - (6534,73+2239,2)=20370,35 т (1.31)
полученное значение чистой грузоподъёмности судна сравнивается с
массой перевозимого груза на заданный рейс:
20370,35 т>15050 т (1.32)
1.4
Расчёт остойчивости судна перед загрузкой
По окончании расчёта параметров посадки и водоизмещения судна
производится расчёт элементов остойчивости судна перед загрузкой:
поперечной h0 и продольной H0
метацентрических высот судна по формулам:
(1.33)
ho=13,36 - (10,85-1,46)=3,97 м
(1.34)
Но=574,0 - (10,85-1,46)=564,61 м
аппликат метацентров начальной, поперечной Zm и продольной Zм
остойчивости судна:
=13,36+1,46=14,82 м (1.35)
=574+1,46=575,46 м (1.36)
2. Составление грузового плана загрузки судна
.1