Расчёт критериев рациональной загрузки судна

Расчёт критериев рациональной загрузки судна

Введение

В данной курсовой работе рассмотрено решение сложной задачи рациональной загрузки судна с соблюдением требований его мореходных качеств, сохранности перевозимого груза, максимального использования грузовместимости и грузоподъёмности в соответствии с условиями данного рейса. Для выполнения этих требований было обеспеченно:

·    Сохранение необходимой остойчивости, прочности и дифферента судна;

·        Наиболее выгодное использование грузовместимости и грузоподъёмности судна;

·        Безопасность плавания судна;

·        Гидрометеорологическая и навигационная характеристика района перехода и портов захода;

Задание

Порт погрузки:

Владивосток

Порт выгрузки:

Провидения

Сезон плавания:

Лето

Обязательные грузы:

Мясо говядина 2000 т. (полутуши).

Масло сливочное 336.7 т. (ящики).

Субпродукты 351.3 т. (ящики).

1. Гидрометеорологическая и навигационная характеристики перехода и портов захода

Переход осуществляется из Владивостока через Японское море, пролив Цугару, Охотское море, вдоль Курильских островов, и Берингово море. Ниже рассмотрены гидрометеорологические и навигационные особенности этих районов перехода, характеристики порта Находка и других крупных портов встречающихся в пути следования (на случай штормов или других не благоприятных факторов), а также некоторые меры по контролю за состоянием и сохранностью груза.

Гидрометеорологические и навигационные условия.

Температура воздуха западной части Берингова моря в течение всего года в юго-западной части выше, чем в северо-восточной. Зимой она понижается в направлении к побережью, особенно к вершинам заливов. Средняя месячная температура воздуха самых холодных месяцев (январь - февраль) изменяется от -2º, -7º в ю-з части района; -12º, -17º в с-в. Наименьшая температура на побережье в это время колеблется от -25º до -47º; на островах и в открытом море температура ниже -24º не наблюдается.

Относительная влажность воздуха велика в течение всего года. С октября по апрель колеблется от 70 до 85%.

В период с октября по апрель повсеместно преобладают ветры от NW, N и NO; повторяемость их в суме составляет 50 - 85%. Средняя месячная скорость ветра с октября по март составляет 8 - 13 м/с. Повторяемость штормов в период с октября по март составляет 15 - 20%. Во время штормов скорость ветра зимой достигает 30 - 40 м/с.

Туманы в описываемом районе довольно часты. Они имеют резко выраженный годовой ход. С сентября по апрель туманы повторяются не более 10%.

Осадки, как правило, увеличиваются с с-в на ю-з. Часто выпадают в виде снега. В открытом море повторяемость осадков колеблется от 20 - 45% с ноября по март, увеличиваясь с с-в на ю-з.

Грозы в данном районе чрезвычайно редки и наблюдаются летом. Метели бывают часто. Среднее годовое число дней с метелью колеблется от 20 - 50 в ю-з части, до 55 - 100 в с-в. Наиболее часты метели с ноября по март.

Средняя месячная температура воздуха района Курильских островов в январе - феврале составляет -6º, -7ºС. Зимой температурный режим отличается большой неустойчивостью. В отдельные годы отклонение от среднемесячной температуры может составлять 10 - 17ºС. Значительное повышение температуры воздуха зимой повсеместно сопровождается усилением ветра. Как правило, очень низкая температура отмечается при слабых ветрах, морозы при этом могут достигать в южной части Охотского моря -22, -27ЧС. Зимой на температурный режим Охотского моря оказывают влияние фёны. Повышение температуры при этом может составлять 6 - 10ºС.

Среднегодовая относительная влажность воздуха с сентября по май - 48-86%. В отдельные дни относительная влажность может понижаться до 30% и менее, во время туманов и дождей она составляет 100%.

В период зимних муссонов над большей частью Охотского моря господствуют северные ветры. Средняя месячная скорость ветра зимой в районе Курильских островов составляет 8 - 12 м/с. Наибольшая повторяемость штормовых ветров зимой наблюдаются в районе Курильских островов, где она составляет 20 - 30%.

Туманы в Охотском море часты и продолжительны. В среднем за год в районе Курильских островов бывает 100-160 дней с туманами.

Годовой ход осадков соответствует характеру распространения облачности. В районе Курильских островов выпадает 1200 - 1700 мм. Зимой среднее месячное кол-во осадков в основном не превышает 40 - 90 мм.

Грозы в Охотском море - явление редкое. Метели могут быть с октября по апрель. В районе Курил в январе бывает до 20 - 22 метелей.

На подходах к проливу Цугару с запада и в самом проливе наблюдается преимущественно ю-в ветер, называемый «ямасе». Ветер ямасе тёплый и влажный, сопровождается осадками. Зимой при этом ветре выпадает снег в виде крупных хлопьев. Часто меняет своё направление. Осенью и зимой бывает очень сильным и резким. В проливе цугару зимой туманы практически не наблюдаются.

Японское море. Существенное влияние на плавание судов оказывают сильные ветры, тропические циклоны (тайфуны), туманы, обледенение судов, ледовый режим. В январе средняя месячная температура составляет -9, -13ºС. В отдельные дни января возможно понижение температуры до -28, -37ºС. Оттепели бывают в любой зимний месяц.

С декабря по февраль отмечаются наименьшие значения относительной влажности (45 - 60%).

В период зимних муссонов преобладают с-з и северные ветры, повторяемость их колеблется от 40 до 73%, а в открытом море составляет 21 30%. Средняя месячная скорость ветра в январе в открытом море составляет 10 м/с.

грузоподъёмность порт сепарационный грузовместимость

2. Характеристики портов

У восточного берега полуострова Камчатка находится единственный в этом районе большой порт Петропавловск-Камчатский, расположенный в Авачинской губе. В нём можно произвести полный ремонт судна. Портов в Охотском море немного. Почти во всех портах и портовых пунктах якорная стоянка при свежих ветрах или сильном волнении невозможна. У северо-западного берега Японского моря суда могут укрываться от штормов в бухте Преображения и в заливе Ольги. От ветров, дующих с берега, суда могут найти укрытие в бухтах, в изгибах берега, около мысов.

Залив Находка находится в восточной части залива Петра Великого между мысом Средний и мысом Крылова. При подходе к заливу Находка ориентирами являются горы Сестра и Арсения, мысы Попова, Крылова, Поворотный и остров Лисий. Ветры зимой в заливе преобладают северные. Среднее годовое число дней с туманами составляет 43. С октября по март туманы наблюдаются редко. Скорость течения в заливе Находка в среднем не превышает 0.4 уз. Лёд в заливе появляется в начале декабря и исчезает в конце марта. Обеспечение сохранности груза.

В процессе морской перевозки на грузы оказывает окружающая среда - атмосферный воздух и забортная вода, которая омывает грузовые трюмы и танки судна. Влияние гидрометеорологических условий внешней среды может привести к изменению физического и химического составов различных грузов и повлиять на их качество. В условиях морской перевозки грузов различают три вида изменений температуры наружного воздуха: эпизодический, зависящий от местных условий плавания и изменения погоды; суточный, зависящий от солнечной радиации, свойств предметов, формы поверхности и цвета их окраски; общерейсовый, зависящий от района плавания судна. Грузовые помещения, в которых находятся грузы в процессе морской перевозки, являются закрытыми пространствами, в которых образуется свой микроклимат. Перевозчик на всём протяжении рейса обязан контролировать, а, если возможно, то и регулировать атмосферу трюмного воздуха для создания оптимальных условий хранения всей массы погруженного в трюм груза. Для правильного регулирования атмосферы трюмного воздуха перевозчик обязан регулярно, на всём протяжении рейса проводить замеры параметров атмосферы наружного и трюмного воздуха. Это может быть выполнено только при наличии определённых знаний свойств воздуха и умения определять его параметры.

Для предохранения продуктов питания от порчи и повреждения их подвергают специальной обработке. Идеальным условием для сохранной перевозки является наличие «рефрижераторной цепи» на всём пути следования груза от места производства до места потребления. Суда с батарейной системой охлаждения используются для перевозки мороженных и охлаждённых грузов с температурой охлаждения до -25ºС.

Для сохранной перевозки мясо охлаждают или замораживают. Мороженное мясо можно хранить в течение полутора лет, при этом оно сохраняет вкусовые качества и пищевую ценность. Морские перевозки осуществляют на рефрижераторных судах с батарейной системой охлаждения при минимальной вентиляции, что резко снижает потери массы и усушку груза. Охлаждённое мясо сохраняется без заметного ухудшения 15 17 сут. Рыбу и рыбопродукты также перевозят в замороженном и охлаждённом состоянии. Оптимальный срок хранения охлаждённой рыбы - 10-12 сут. В процессе хранения не следует также допускать большой усушки мяса. Влажность воздуха в рефрижераторных камерах должна быть такой, чтобы давление паров воды в тканях мяса не превышало давления водяного пара в воздухе. Относительная влажность в камерах при перевозке мороженного мяса должна быть 95%, а охлаждённого 90%. Поскольку полностью избежать усушки мяса в процессе перевозки невозможно, то устанавливается норма естественной убыли в размере 0.34% от массы партии груза.

. Грузовой план

Твиндек №1 (верхний) 320 м³:

Субпродукты - 128 т.  3.00 м³/т

Твиндек №1 (нижний) 440 м³:

Масло сливочное - 146.7 т.  2.25 м³/т

Твиндек №2 670 м³:

Субпродукты - 223.3 т.        2.28 м³/т

Твиндек №3 720 м³:

Мясо говядина - 240 т 3.00 м³/т

Твиндек №4 690 м³:

Мясо говядина - 230 т.         3.00 м³/т

Трюм №1 380 м³:

Масло сливочное - 190 т.     м³/т

Трюм №2 1710 м³:

Мясо говядина - 570 т.                  3.00 м³/т

Трюм №3 1470 м³:

Мясо говядина - 490 т.                   3.00 м³/т

Трюм №4 1260 м³:

Мясо говядина - 420 т.          3.00 м³/т

4. Определим координаты центра тяжести и посадку груженного судна

Абсцисса центра тяжести судна:

 = Mx/∆ = -23941.36/7828.7 = -3.06 м.

Аппликата центра тяжести судна:

 = Mz/P = 52699.78/7828.7 = 6.73 м.

Объёмное водоизмещение (объём воды вытесненной судном):

Используя объёмное водоизмещение находим допустимое значение аппликаты центра тяжести судна:

доп. = 6,74

Значение Xg численно принимаем равным Xc и зная объёмное водоизмещение, находим осадку носом dн и кормой dк, используя диаграмму Фирсова:

dн = 6,42 м.

dк = 7,25 м.

Дифферент равен:

 = dн - dк = 6,42 - 7,25 = -0,83 м.

Средняя осадка:

dс = (dн + dк)/2 = (6,42 + 7,25)/2 = 6,34 м.

Используя среднюю осадку находим аппликату метацентра:

 = 7,15 м.

Метацентрическая высота равна:

 = Zm - Zg = 7,15 - 6,73 = 0,42 м.

5. Расчёт потребности в сепарационных материалах

. Субпродукты : 351.3 т - ящики

Лес : 14.4 м;

Бумага : 0.56 кг;

Крафт - бумага : 15.11 кг.

. Масло сливочное : 336.7 т - ящики

Лес : 13.8 м;

Бумага : 0.56 кг;

Крафт - бумага : 15.11 кг.

. Мясо говядина : 1950 т - киповые

Лес : 128.7 м;

Бумага : 179.4 кг;

Крафт - бумага : 113.1 кг.

Брезент : 975 м.

Всего: Лес: 156. 9 м; Бумага: 180.5 кг; Крафт - бумага: 142.7 кг;Брезент: 975 м.

Примечание : Брезент был заменен на пленку в количестве 975 м.

6. Манипуляционные знаки

а. - осторожно, хрупкое; б. - боится нагрева; в. - боится сырости; г. - боится излучения; д. - боится мороза; е. - скоропортящийся груз; ж. - герметическая упаковка; з. - крюками непосредственно не брать; и. - место строповки; к. - место подъёма тележкой; л. - верх, не кантовать; м. - центр тяжести; н. - тропическая упаковка

7. Расчёт критериев рациональной загрузки.

.1 Критерий использования грузоподъемности и грузовместимости.

Критерием грузовместимости является отношение удельного погрузочного объёма к удельной грузовместимости:

Кu =  = 1.

.2 Критерий местной прочности отсеков

Критерием оценки рациональной загрузки судна с точки зрения местной прочности является отношение фактической нагрузки к предельно допустимой:

Кu =  < 1

Кu =  < 1 - условие выполнено.

Кu =  < 1 - условие выполнено.

Кu =  < 1 - условие выполнено.

Кu =  < 1 - условие выполнено.

.3 Расчёт критериев общей прочности

K oпт =  → 1

Для определения оптимального значения величины изгибающего момента следует выполнить:

. Определить оптимальный изгибающий момент:

М опт. = 0.5 (К - К ) * С * В * L

М опт  = 712.8

где К = 0.0325 ‚ К = 0.0360

С=  =  =0.422

. Определить изгибающий момент на миделе от сил поддержания на спокойной воде:

Мс = Кс* ∆ * L

где: Кс = 0.0315 + 0.0895 * 0.422 = 0.0693

Мс = 0.0693*7828.7*119 = 85019.2

. Определить изгибающий момент на миделе в балласте:

Мо = Ко * ∆о * L 1 ‚

где: Ко = 0.126 для грузовых судов

Мо = 70260.3

. Определить оптимальное значение величины полученных моментов сил дедвейта:

Мх опт. = Мс + Мопт. - Мо = 15463.7

Копт. = 0.5 Мх / Мх опт. = 1.1 - условие выполняется

Заключение

В данном курсовом проекте был выбран принцип размещения и комплектации судна , и определена группа факультативного груза наиболее подходящего для района плавания, исходя из их совместимости и экономической целесообразности с учётом соответствующих критериев загрузки судна, очерёдности погрузочных, разгрузочных операций, без ущерба для сохранности груза и безопасности груза.

Список использованной литературы

1. Карпушин И. С. Технология морских перевозок. Владивосток, 2010. 27 с.

. Снопков В. И.Технология перевозки грузов морем . М., 2012. 560 с.

. Лоция Берингова моря. Часть I.

. Лоция Охотского моря. Выпуск 1.

5. Лоция острова Хоккайдо и пролива Цугару.

. Лоция западной части Японского моря.