Перевозка грузов на палубе. Буксирование суден по морю. Снятие судна с мели
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
УКРАИНЫ
КИЕВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
ВОДНОГО ТРАНСПОРТА
имени гетьмана Петра
Конашевича-Сагайдачного
Факультет СУДОВОЖДЕНИЯ
КАФЕДРА УПРАВЛЕНИЯ СУДАМИ
КУРСОВАЯ РАБОТА
По дисциплине "Управление
судном"
Тема: "Перевозка грузов на
палубе, буксирование суден морем, снятие судна с мели"
Выполнила студент: Осовский А.Н.
Руководитель: Бобкова О.А.
Киев - 2016
Содержание
Введение
Раздел 1. Перевозка груза на палубе
1.1 Условия перевозки груза на верхней палубе
1.2 Расчеты разрывной прочности найтовов
1.3 Расчеты местной прочности верхней палубы при перевозке
палубного груза
Раздел 2. Буксировка судов морем
2.1 Расчеты максимальной скорости буксировки при данных
метеоусловиях
2.2 Расчеты параметров буксирной линии
2.3 Расчеты провисание буксирной линии при плавании судна по
мелководью
Раздел 3. Снятие судна с мели
3.1 Расчеты силы для снятия судна с мели
3.2 Выбор способов снятия судна с мели
Выводы
Литература
Введение
Судовождение на речных и морских путях является целой наукой,
которую добросовестный работник флота должен понять и освоить, сначала
теоретически, в пределах своего учебного заведения, а впоследствии и
практически, в реальной жизни во время выполнения своей непосредственной
повседневной работы. Судовождение как наука рассматривает не только сам процесс
управления судном или кораблем, но и другие закономерности, связанные с
навигационным переходом из одной точки в другую (прокладка пути судна наиболее
выгодным путем в навигационном плане, в плане максимальной безопасности и
относительно финансовых приоритетов); с осведомленностью судовой команды по
отношению к правилам управления судном во время самых разнообразных
навигационных условиях (при ограниченной видимости, в местах большого скопления
судов, при подходе к узости и при плавании в стесненном районе, в штормовых
условиях, в условиях обледенения судна и др.).
Судовождение на морских и речных путях производится по
определенным правилам, в первом случае по правилам МППСС, во втором - по
Правилам судоходства на реке.
Во время выполнения курсовой работы по дисциплине
"Управление судном" мы рассмотрим такие вопросы:
. Перевозка грузов на палубе (условия перевозки грузов на
верхней палубе, расчеты разрывной устойчивости найтових, расчет местной
стойкости верхней палубы при перевозке палубного груза, организация работ при
нагрузке палубных грузов).
. Буксировка судов морем (расчеты максимальной скорости
буксировки при данных метеоусловиях, расчеты параметров буксирной линии,
расчеты провеса буксирной линии при плавании судна по мелководью, расчеты
максимальной скорости буксировки при ухудшении метеоусловий, управление судами
при буксировке).
. Снятие судна с мели (расчеты силы для снятия судна с мели,
выбор средств снятия судна с мели, действия экипажа при посадке судна на мель).
Основная цель курсовой работы: получение теоретических знаний
по управлению судном в приведенных выше условиях плавания, а также приобретение
навыков в организации практической работы судоводителя по подготовке судна к
приему груза на палубу, при буксировке другого судна, а также при посадке на
мель для безопасного плавания.
Раздел 1.
Перевозка груза на палубе
1.1 Условия
перевозки груза на верхней палубе
Палубный груз - это груз, перевозимый на верхней палубе
судна. В основном палубный груз перевозят на судах, специально для этого
приспособленных (имеющих штатные приспособления для крепления груза),
контейнеровозах, лесовозах и др.
Все палубные грузы могут быть подразделены на следующие
группы:
опасные грузы, к которым относятся горючие и ядовитые
жидкости, кислоты, сжатые и сжиженные газы и т.д. Эти грузы небезопасно
перевозить в трюмах, кроме того, к ним всегда должен быть обеспечен свободный
доступ;
грузы, не боящиеся подмочки (например, железо, металлические
трубы и т.п.);
грузы, выделяющие резкий и неприятный запах, соседство с
которыми в трюме может испортить другие грузы;
легкие грузы, не боящиеся открытого воздуха и воды и не
обеспечивающие использования полной грузоподъемности судна, будучи погруженными
только в трюма. Часть таких грузов укладывают на верхней палубе, с тем чтобы
судно приобрело осадку, соответствующую его грузовой марке; к таким грузам
относят лес, некоторые волокнистые материалы, кора пробкового дерева, порожние
бочки и т.д.;
громоздкие грузы (плавсредства, локомотивы, вагоны, крупные
детали оборудования, котлы, цистерны, самолеты, автомашины и т.д., которые по
своим габаритам не могут быть помещены в трюме судна);
машины и детали машин, имеющие ненадежную тару или не имеющие
её совсем, что исключает возможность накладывать их друг на друга в трюме.
судно мель буксирная линия
По характеру крепления и укладки палубные грузы можно
подразделить на массовые грузы (лес, пробковая кора, трубы, бочки и т.п.), т.е.
грузы, занимающие навалом всю площадь палубы или её значительную часть, и
технические грузы (плавсредства, паровозы, вагоны, машины, котлы, цистерны,
контейнеры и прочие грузы, требующие крепления каждого места в отдельности).
Силы, действующие на палубные грузы во время перевозки их
морем
Во время перевозки грузов морем на верхней палубе морских
судов они подвергаются воздействию сил:
а) собственного веса;
б) трения, возникающего между грузом и палубой или
подстилочным материалом;
в) инерции, возникающих при нахождении судна на взволнованной
поверхности моря;
г) давления ветра;
д) ударов волн;
е) плавучести при вкатывании волн на палубу;
ж) распора, которые возникают у таких грузов, как бревна или
бочки, при их укладке на бок, если против этого не приняты меры.
Когда судно находится в прямом положении, действие силы веса
сказывается лишь в том, что груз оказывает давление на палубу. Никаких
составляющих силы веса, перемещающих груз со своего места, при этом нет. Если
же судно имеет крен, то, как видно из рис. 1, вес W разложится на две
составляющие:1y - параллельную палубе и W1z -
перпендикулярную палубе. Следовательно, составляющая W1v будет
опрокидывать груз моментом, равным: Mon = W1ya, и
перемещать его в сторону пониженного борта.
Рис. 1
Составляющая W1z будет давить на палубу и вызывать
силу трения Fy, которая будет препятствовать перемещению груза по
палубе.
Когда судно находится на взволнованной поверхности моря, оно
испытывает бортовую, килевую и вертикальную качки. Кроме того, во время
волнения оно принимает участие в орбитальном движении вместе с частицами воды.
Все виды качки, будучи явлением периодического характера,
вызывают появление инерционных сил, достигающих иногда большого значения. Из
трех видов качки вертикальная качка вызывает незначительные инерционные силы,
которыми обычно пренебрегают. Инерционные силы от бортовой и килевой качки не
учитывать нельзя.
Все части судна, а также предметы, которые находятся на
судне, испытывают воздействие указанных выше инерционных сил. Испытывают их и
палубные грузы.
Обычно отдельно определяют инерционные силы от бортовой качки
и отдельно - от килевой. В действительности все виды качки существуют
одновременно.
В теории качки корабля установлено, что бортовая и килевая
качки достигают своего максимального значения тогда, когда период свободных
колебаний судна и период волны равны между собой (эффект резонанса). Поэтому в
расчетах на прочность принимают период колебаний волны равным периоду свободных
колебаний судна.
Определение инерционных сил при бортовой качке. Причиной бортовой качки
является, с одной стороны, восстанавливающий момент M= D h sin 0, а с другой -
вращающий момент инерционных сил, равный угловому ускорению, умноженному на
момент инерции массы тела относительно оси вращения.
На рис. 2 изображено судно, накрененное на максимальный угол
крена 0, в тот момент, когда оно начало движение влево.
Рис. 2
Рис. 3 Силы, действующие на груз во время максимального угла
килевой качки 
в момент начала движения назад
Исходные данные
Табл. №1
|
Тип судна
|
Водоизмещение
судна
|
Корф полноты
водотон
|
Количество
Т/смq
|
Мощно сть кВт
|
Длина L, м
|
Ширина В, м
|
Высота борта, м
|
Осадка с грузом
|
Диаметр винта
|
Шаг винта
|
Вес якоря кН
|
|
БУГ
|
8675
|
0.908
|
20,1
|
1935
|
127,3
|
16,6
|
6,7
|
4,86
|
2,6
|
2.5
|
39,2
|
Табл. №2
|
Величина,
размерность
|
При расчетах
перевозки груза на верхней палубе судна
|
|
Вариант №8
|
|
Вес палубного
груза,W (Кн)
|
130
|
|
Период бортовой
качки,τ1 (с)
|
7
|
|
Период килевой
качки,τ2 (с)
|
7
|
|
Центр тяжести
судна,Ζс (м)
|
3,9
|
|
Центр тяжести
груза,Ζ гр (м)
|
1,3
|
|
Расстояние от
мидель - шпангоута Ц.Т. палубного груза, Х (м)
|
10
|
|
Расстояние от
ДП до Ц.Т. палубного груза Υ (м)
|
2
|
|
Метац. высота
судна, hс
|
2,1
|
Некоторые дополнительные данные для расчетов
Палубный груз - контейнер L
BH = 433
Размеры шпации - 1,0 м.
Длина бимса - 6,5 м.
Номер профиля 13\9.
Материал подпоры - сосна.
Площадь поперечного разреза - S = 0,1 м2
Высота волны, hв = 3,5м.
Максимальный угол крена - 20º.
Максимальный угол во время килевой качки - 5º.
Высота фальшборта, комингса крышек - 1 м.
Количество поперечных найтовых tп =3 од.
Угол наклона поперечного найтова к вертикали α =30º.
Угол наклона поперечного найтова к плоскости шпангоута b = 60º.
Количество продленных найтовов tпр = 2 од.
Угол наклона продленного найтова к вертикали с = 30º.
Угол наклона продленного найтова к ДП = 60º.
Коэффициент запаса прочности: k = 2.
1.2 Расчеты
разрывной прочности найтовов
Суммарные силы, что влияют на груз по осям ОY і ОZ во время
бортовой качки рассчитаем по формулам:
=
=
= 60,331кН
где P
- сила, которая действует на груз по оси
ОY, кН; W - вес палубного груза, Н; g - ускорение свободного падения = 9,81 м/с2;
τ
- период бортовой качки судна, с; 
mах - максимальный угол крена; Z - расстояние от центра веса
судна к центру веса палубного груза, м; r - половина h
- высота волны, м.
=
=
=
=147кН,
где P
- сила, действующая на груз по оси ОZ,
кН; W - вес палубного груза, кН; g ускорение свободного падения = 9,81 м/с2; τ - период бортовой качки судна, с; mах - максимальный угол крена, º; Y - расстояние от ДП к центру веса
палубного груза м; r - половина h - висоты волны, м.
Суммарные силы, что действуют на груз по осям ОХ и ОZ при килевой
качке:
=
=
=
=
16,5825Кн
где P
- сила, что действует на груз по оси ОX,
кН; W - вес палубного груза, - Н; g - ускорение свободного падения = 9,81 м/с2;
τ
- период килевой качки судна, с; Ψmах - максимальный угол килевой качки, 
°; Z - расстояние от центра веса судна до
центра веса палубного груза, м; r - половина h - висоты волны, м.
=
=
=
=
= 157,4 кН
где P
- сила, что действует на груз по оси ОZ,
кН; W - вес палубного груза, кН; g - ускорение свободного падения = 9,81 м/с2;
τ - период килевой качки судна, с; Ψmах - максимальный угол килевой качки, °; Х - расстояние от мидель - шпангоута до
центра веса палубного груза, м; r - половина h - высоты волны, м
Сила ветра, что действует на палубный груз по осям ОХ и ОY
= p
* B*H = 2,0·3·3 = 18,0 кН,
где 
- cила ветра, что действует на палубный
груз в поперечном направлении по отношению к судну, кН; 
- давление ветра, что действует на
палубный груз в поперечном направлении по отношению до судна = 2,0 кПа; 
- площадь парусности палубного груза в
поперечном направлении по отношению к судну, м2.
= 
L·Н = 1,5·4·3 = 18 кН,
где 
- cила ветра, что действует на палубный
груз в продольном направлении по отношению к судну, кН; - давление ветра, что действует на
палубный груз в продольном направлении по отношению до судна = 1,5 кПа; 
- площадь парусности палубного груза в
продольном направлении по отношению к судну, м2.
Сила удара волны
= L· (H - h
) · (1,5·
-
(Н
- Т+ h+
) ·p
= 4· (3-1) · (1,5·3,5- (5,5-3,7+1+
) ·1
= 20,79 кН. 
где 
- сила удара волны, что действует на
палубный груз в поперечном направлении по отношению к судну, кН; pволн
- давление волны на груз в поперечном направлении по отношению к судну = 1 кПа;
А’v x - площадь поверхности палубного груза в поперечном направлении
над фальшбортом, м2; hв - высота волны, м; hс
- расстояние ц. т. этой площади от ватерлинии, м.
=
= В· (H - h) · (1,5· - (Н - Т+ h+) ·p=
= 3 (3-1) · (1,5·3,5- (5,5-3,7+1+) ·1 = 27,72кН,
где 
- сила удара волны, что действует на
палубный груз в продольном направлении по отношению к судну, кН; pволн
- давление волны на груз в продольном направлении по отношению к судну = 1 кПа;
- площадь поверхности палубного груза в
продольном направлении над фальшбортом, м2; hв - высота
волны, м; hс - расстояние центра веса этой площади от ватерлинии, м.
Реакция найтовов от усилий, направленных в площади шпангоута
= 
= 141,4 кН,
где 
- реакция найтовов от усилий,
направленных в площади шпангоута, кН; tп - количество поперечных
найтовов; a - угол наклонения поперечного найтова к вертикали,°; b - угол
наклонения поперечного найтова к площади шпангоута,°.
Реакция найтов от усилий, направленных в диаметральной плоскости:
= 
= 110,74 кН,
где 
- реакция найтовов от усилий,
направленных в ДП судна, кН; tпд - к-во продольных найтовов; c -
угол наклона продольного найтова к вертикали,°; d - угол наклона продольного
найтова к ДП судна,°.
Размеры найтовов определяем по возникших в них реакциях.
Разрывные усилия тросов для найтовов определяем по ф-м:
= 2·141,1 = 282,2 кН,
= k·R= 2·110,74 = 221,48 кН,
де 
- поперечное разрывное усилие тросов для
найтовов в площади шпангоута, кН; R - продольное разрывное усилие тросов для найтовов в ДП судна, кН;
k = 2 - коэффициент запаса прочности в расчетах усилий в найтовах, при
креплении груза на палубе; - реакция найтовов от усилий, направленных в площади шпангоута,
кН; - реакция найтовов от усилий,
направленных в ДП судна.
По разрывному усилию в найтовах определяем размеры тросов,
талрепов и скоб для них за таблицами прочности государственных стандартов:
Для = 282, 2 кН - диаметр каната 25,5
мм троса 13,7 мм - для поперечных найтовов, размещенных в площади шпангоута;
Для R= 221,48 кН - диаметр каната 23 мм троса
12,2 мм для продольных найтовов, размещенных в ДП.
1.3 Расчеты
местной прочности верхней палубы при перевозке палубного груза
Определяется самое большое значение вертикальной
составляющей:
= 147кН <
= 157,4 кН
Далее для расчетов стойкости на верхней палубе при перевозке
палубного груза рассчитывается прочность полубимсов по такой методике. Нагрузка
на один бимс:
Р= 
= 
= 39,35Н,
где Р - Нагрузка на один бимс, Н; W - вес груза, Н; n - количество
бимсов, на которые распределяется нагрузка от груза. Определяется по формуле:
= 
= 
= 4 штуки,
где: L - длина груза, м; l - расстояние между бимсами, м.
Изгибающий момент:
М = 
= 
= 15,9855 Нм,
где l2 - длина полубимса, м.
Рис. 4 Элементы неравнобоких углов с присоединенным пояском
Таблиця 1
|
Номер профиля
|
Высота полки h,
м
|
Ширина полки b,
м
|
Толщина профиля
t, м
|
Толщина пояска,
м t1, м
|
|
13/9
|
130/10 ³
|
90/10 ³
|
8/10 ³
|
10/10 ³
|
Для расчетов момента опоры используем табл. №1.
Принимая бимс с неравнобокого уголка за двутавровую балку
движем, что полка, которой она приваренная к палубе, является стенкой, а
свободная полка - меньшим пояском, часть палубного настила шириной 600мм,
прилежащая к угольнику - большим пояском.
Момент опоры полубимса:
V
= (h-
+
) ·
=
= (0,13-
+
) ·
[0,09·0,008+0,13·0,008·
] =
= 0,131· [0,00072+0,00104·
] =0,0001095 м³,
где h1 - высота балки между серединами высоты ее
поясков, м; S1, S2, S3, - площади поперечного
сечения в соответствии с меньшим пояском балки, большего пояска, м2.
Нормальное напряжение в бимсе:
σн= М / V = 
= 145986301 ≈ 146·10
Па (Н/м2),
где, σн - не должно быть больше допустимого для
судостроительной стали напряжения при сгибании равному σдоп = 117,7·106 (Па).
В нашем случае σн > σдоп, т.е. необходимая установка подпорок, при
этом используется проверка на сжимание.
Допустимое напряжение на сжимание для сосны σ
= 5,89·106 Па при S = 0,01м2 при площади
поперечного сечения стержня S = 0,01м2. Таким образом для S = 0,1 м
- 
σ= 58,9·10 Па.
Для уменьшения напряжения в бимсе до нормального значения
необходимо установить подпорки. Их количество возможно определить по формуле:
= (σн - σдоп) /σст = 
= 4,8
Таким образом выбираем ближайшее большее кол-во - 5 подпорки.
Раздел 2.
Буксировка судов морем
2.1 Расчеты
максимальной скорости буксировки при данных метеоусловиях
Нам необходимо определить условия, при которых будет обеспечиваться
безопасная буксировка судна морем. Для этого рассчитываем скорость и прочность
буксирной линии.
Расчеты скорости буксировки морем определяются с
использованием исходных данных таблицы 3 и методики.
Табл. №2
|
Элемент
|
Обозначение
|
Размерность
|
Показатель
|
|
Буксировщик
|
-
|
-
|
Сормовский
|
|
Водоизмещение
судна
|
Δ т (м³) 4410
|
|
|
|
Коэффициент
полноты водоизмещения
|
 -0,892
|
|
|
|
Количество т.
на 1см оседания судна
|
q
|
т/см
|
13,5
|
|
Мощность
|
Р кВт1016
|
|
|
|
Длинна судна
|
Lм114,0
|
|
|
|
Ширина судна
|
Вм13,2
|
|
|
|
Высота борта,
|
Нм5,5
|
|
|
|
Осадка с грузом
|
dм3,7
|
|
|
|
Диаметр винта
|
D м1,8
|
|
|
|
Шаг винта
|
Нм1,86
|
|
|
|
Вес якоря
|
Р кН19,6
|
|
|
|
Элемент
|
Обозначение
|
Размерность
|
Показатель
|
|
Буксируемое
судно
|
-
|
-
|
Буг
|
|
Водоизмещение
судна
|
Δ
|
т (м³)
|
8675
|
|
Коэффициент
полноты водоизмещения
|
-0,908
|
|
|
|
Количество тонн
на 1см оседания судна
|
q
|
т/см
|
20,1
|
|
Мощность
|
РкВт1 935
|
|
|
|
Длина судна
|
L
|
м
|
127,3
|
|
Ширина судна
|
В
|
м
|
16,6
|
|
Высота борта
|
Н
|
м
|
6,7
|
|
Осадка с грузом
|
d
|
м
|
4,86
|
|
Диаметр винта
|
D м2,6
|
|
|
|
Шаг винта
|
Нм2,5
|
|
|
|
Вес якоря
|
РкН39,2
|
|
|
|
Дисковое
отношение
|
A/Ad
|
-
|
1
|
|
Коэффициент
трения буксировщика
|
f
|
-
|
0,142
|
|
Коэффициент
трения буксируемого объекта
|
f -0,145
|
|
|
|
Плотность
морской воды
|
ρ
|
кг/м3
|
1 000
|
|
Плотность
воздуха
|
ρ кг/м31,25
|
|
|
|
Скорость
встречного ветра
|
U
|
м/с
|
5
|
|
Коэффициент
волнения
|
k-0,0003
|
|
|
|
Средняя высота
крепления буксирного троса на буксирующем судне
|
h м3,0
|
|
|
|
Диаметр троса
|
dм0,032
|
|
|
|
Длина буксира
(троса)
|
l
|
м
|
400
|
Сопротивление судна, что буксирует
= 3,07 + 0,03 + 11,88 + 0,32 = 15,3 кН
Сопротивление судна, что буксируется
= 4,52 + 0,04 + 15,27 + 0,47 + 3,38 + 0,00128 = 23,68кН
Где: R
, R
- Сопротивление воды для судна, что буксирует и буксируемого
соответственно, определяется по ф-ле: 
= кН
=f ·
= 0,142 · 1 000 · 2162, 31 · V
· 
= 3, 07 · V, кН= f ·= 0,145 · 1 000 · 3 119, 05 · V· = 4, 52 · V, кН.
Где: f - коэффициент трения судна; ρ - плотность морской воды, кг/м3;
Ω-площадь
смоченной поверхности судна, определена по ф-ле:
, м2
Ω = 1,05 · 114,0 · (1,7 · 3,7 + 0,892 ·
13,2) = 2162, 31 м²,
Ω=1,05 · 127,3 · (1,7 · 4,86 + 0,908 ·
16,6) = 3 119,05 м²,
Где: L - длина
корпуса судна, м;- средняя осадка судна, м;
δ -
коэффициент полноты водоизмещения суда;
В - ширина судна,
м.- скорость судна, м/с (от 1 до 5 м/с).
Таблица 3
|
Скорость судна
м/с
|
Сопротивление,
кН
|
|
R (сопротивление воды для судна, что
буксирует) R (сопротивление воды для судна что
буксируется)
|
|
|
0
|
0,00
|
0,00
|
|
1
|
3,07
|
4,52
|
|
2
|
10,9
|
16,01
|
22,9
|
33,8
|
|
4
|
38,8
|
57,14
|
|
5
|
58,4
|
86,0
|
Остаточное сопротивление
R
=0,09·
= 0,09·
= 0,03 · V
, кН,
= 0,09·
= 0,09·
= 0,04 · V, кН,
где Δ -
водоизмещение судна, т (м3)
Таблица 4
|
Скорость судна
м/с
|
Сопротивление,
кН
|
|
R (остаточное сопротивление для судна,
что буксирует) R (остатосное сопротивление для судна,
что буксируется)
|
|
|
0
|
0,00
|
0,00
|
|
1
|
0,03
|
0,04
|
|
2
|
0,48
|
0,64
|
|
3
|
2,43
|
3,24
|
|
4
|
7,68
|
10,24
|
|
5
|
18,75
|
25
|
Ветровое сопротивление (при встречном ветре)
кН:= 0, 8 · 13, 2 · (5,5 - 3,7) · 
· (5+V) · 10
= 11, 88· (5+V) · 10, кН,
= 0, 8 · 16, 6 · (6, 7-4, 86) · · (5+V) · 10= 15, 27· (5+V) · 10, кН,
Где: Ан - проекция надводной поверхности судна на
плоскость модель-шпангоута (B·Hнадв), м2; U - скорость
встречного ветра, м/с; V - скорость судна, м/с; ρ
- плотность ветра, кг/м
.
Таблица 5
|
Скорость судна
м/с
|
Сопротивление,
кН
|
|
R (ветровое сопротивление для
буксирующего судна) R (ветровое сопротивление для
буксируемого судна)
|
|
|
0
|
0,3
|
0,38
|
|
1
|
0,43
|
0,55
|
|
2
|
0,58
|
0,75
|
|
3
|
0,76
|
0,98
|
|
4
|
0,96
|
1,24
|
|
5
|
1, 19
|
1,53
|
Сопротивление судна на волнении
, кН:= 0,0003 · 
· 2162, 31 · V· 10 = 0,32 · V, кН,
= 0,0003 · 
· 3 119,05 · V· 10 = 0,47 · V, кН,
где kхвил = 0,0003 - коэффициент дополнительного
сопротивления (зависит от волнения); ρ - плотность морской воды, кг/м3.
Таблица 6
|
Скорость судна
м/с
|
Сопротивление,
кН
|
|
R (сопротивление на волнении судна, что
буксирует) R (сопротивление на волнении для судна,
что буксируется)
|
|
|
0
|
0,00
|
0,00
|
|
1
|
0,32
|
0,47
|
|
2
|
1,28
|
1,88
|
|
3
|
2,88
|
4,23
|
|
4
|
5,12
|
7,52
|
|
5
|
8,0
|
11,75
|
Сопротивление застопоренного гребного винта:
(рассчитывается только для буксируемого судна).
= 0,5 · 1 · 2,6· 1 000 · V· 10= 3,38 · VкН
где A/Ad - дисковое отношение; Dв - диаметр
винта, м; ρ -
плотность морской воды, кг/м3.
Таблица 7
|
Скорость судна
м/с
|
Сопротивление,
кН
|
|
R  (сопротивление погруженного винта для судна, что буксируется)
|
|
0
|
0,00
|
|
1
|
3,38
|
|
2
|
13,52
|
|
3
|
30,42
|
|
4
|
54,08
|
|
5
|
84,5
|
Сопротивление погруженной в воду части буксирного
троса
Rтр= 0,04· l 
· dт · 
·V·10 = 0,04 * 398 · 0,032 · 1 000 · V· 10= 0,00128· l · V, кН,
где l - длина погруженной части троса, м; dт
- диаметр буксирного троса, м; ρ - плотность морской воды, кг/м3; V - скорость
буксировки, м/с.
Таблица 8
|
Скорость судна
м/с
|
Сопротивление,
кН
|
|
R (сопротивление погруженной части троса)
|
|
0
|
0,00
|
|
1
|
0,51
|
|
2
|
2,04
|
|
3
|
4,58
|
|
4
|
8,08
|
|
5
|
12,51
|
Длину погруженной части троса при буксировке в море можно
определить по формуле:
= 
= 398 м
Где: l - полная длина троса, м; R - сопротивление буксируемого
судна (без учета сопротивления погруженной части буксирного троса), кН; hт -
средняя высота крепления троса над уровнем воды, м; q - линейная плотность
буксирного троса, кг / м.
Натяжение буксирного троса
Т = Р / (Н·n) = 
= 109,2 кН
Где: Р - мощность, которую передает винту (винтам) силовая
установка, кВт; Н - шаг винта; n = 5 об / с - частота вращения винтов.
Результаты
расчетов по формулам, приведенным выше, сводим в таблицу 9.
Таблица 9
|
Скорость судна
м/с
|
Сопротивление, кН
|
|
Ro
(сопротивление судна, что буксирует)
|
R1
(сопротивление судна, что буксируется)
|
Rs (общее
сопротивление)
|
|
0
|
0, 3
|
0, 38
|
0, 68
|
|
1
|
3, 85
|
9, 47
|
13, 32
|
|
2
|
13, 24
|
34, 84
|
48, 08
|
|
3
|
28, 97
|
77, 25
|
106, 22
|
|
4
|
52, 56
|
138, 3
|
190, 86
|
|
5
|
86, 34
|
221,29
|
307, 63
|
Общее сопротивление находится как сумма сопротивлений судов
буксирующего и которое буксируется Rs = Ro + R1
По табличными значениями надо построить график зависимости
сопротивления судов от скорости буксировки.
______ Rо - сопротивление судна, которое буксирует;
______ R1. - сопротивление судна буксируют
______ Rs - общее сопротивление
Рис. 5 График зависимости сопротивления судов от скорости
буксировки
2.2 Расчеты
параметров буксирной линии
При расчетах параметров буксирной линии - длины ℓ
используют формулы:
ℓ = Fг hв / 10 k = 253 м
где Fг - тяга на крюке, кН (находится из графика) = 59 кН;в -
высота волны, м;- коэффициент игры буксирной линии.
При расчетах необходимой длины буксирной линии - ℓ,
коэффициент игры буксирной линии k
находят с использованием таблицы 11.
Таблица 10
|
Fг,
кН
|
250
|
200
|
150
|
100
|
50
|
25
|
|
k0,300,240,180,120,060,03
|
|
|
|
|
|
|
букс. мах - максимальная скорость судна, буксирующего без
буксира на спокойной воде = 5 м / с;
Т - натяжение буксирного троса, = 125 кН;б = 3,72 м / с -
скорость буксировки определяется из графика после построения кривой Rs. и
определение Т (натяжения буксирного троса при максимальной скорости - V букс.
мах) при опускании перпендикуляра из точки А на ось скорости судов V (м / с).
Точка А определяется на пересечении кривой Rs и Т;г = 59 кН - тяга на крюке
находится на пересечении кривой R1 и Vб в точки В. Провисание буксирного троса
определяется по формуле:
= 1,22 q ℓ / Fг = 1,22 3,34 253/59 = 17,47 м
где q - линейная плотность буксирного троса диаметром 0,032
м, кг / м (приложение 3 задания)
ℓ - длина буксирного троса, м;г - тяга на гаки, кН.
2.3 Расчеты
провисание буксирной линии при плавании судна по мелководью
При движении по мелководью длину троса можно определить по
формуле:
ℓ = Fг f / 1,22 q = 59 17,47/1,22 3,34 = 253 м.
Раздел 3. Снятие
судна с мели
Таблица 11
|
Исходные данные
для расчета оптимального способа снятия судна с мели
|
|
Элемент
|
Обозначение
|
Размерность
|
Показатель
|
|
Судно, что село
на мель
|
|
-
|
Буг
|
|
Водоизмещение
судна
|
Δ
|
т (м³)
|
8675
|
|
Коэффициент
полноты водоизмещения
|
-0,908
|
|
|
|
Количество тонн
на 1см оседания судна
|
q
|
т/см
|
20,1
|
|
Мощность
|
РкВт1 935
|
|
|
|
Длина судна
|
L
|
м
|
127,3
|
|
Ширина судна
|
В
|
м
|
16,6
|
|
Высота борта
|
Н
|
м
|
6,7
|
|
Осадка с грузом
|
d
|
м
|
4,86
|
|
Диаметр винта
|
Dм2,6
|
|
|
|
Шаг винта
|
Нм2,5
|
|
|
|
Вес якоря
|
РкН39,2
|
|
|
|
Потеря носовой
осадки после посадки на мель
|
∆Тн
|
м
|
0,2
|
|
Потеря кормовой
осадки после посадки на мель
|
∆Тк
|
м
|
0,1
|
|
Плотность воды
|
ρ
|
т/м3
|
1,016
|
|
Сила тяги
лебедки
|
F кН120
|
|
|
|
Коэффициент
трения
|
f
|
-
|
0,3
|
|
К-т держания
силы якоря (мул)
|
η-2,2
|
|
|
|
Количество
шкивов в гинеях
|
n
|
шт
|
6
|
|
Объем воды, что
влился
|
V
|
м0
|
|
|
Судно-буксир
|
-
|
-
|
Сормовский
|
|
Мощность
|
Р кВт1016
|
|
|
|
Шаг винта
|
Нм1,86
|
|
|
3.1 Расчеты
силы для снятия судна с мели
Утраченное водоизмещение при посадке судна на
мель
Q = 9,8 · [100 · q · (ΔТ 
+ ΔТ
) / 2 + ρ · V] = 9,8 · [100 · 20,1 · (0,2-0,1)
/2+1,016·0] = 984,9 кН,
где Q - утраченное водоизмещение, кН;- количество т на 1см
оседания судна, т/см;
ΔТ = Т 
- Т 
- утрата носовой осадки после посадки на мель, м;
ΔТ = Т 
- Т 
- утрата кормовой осадки после посадке на мель, м;
ρ - плотность воды 1,016 т/м3;-
Объем воды, что влился м3.
Усилие, необходимое для снятия судна з мели
= f· Q = 0,3 · 984,9 = 295,47 кН,
Где: f - коэффициент трения корпуса судна об грунт.
3.2 Выбор
способов снятия судна с мели
Упор собственного винта судна на заднем ходу:
Тзх = 0,08 · N = 0,08 · 1935 = 154,8 кН,
Где: N - мощность двигателей, кВт
Сила упора винта на заднем ходу - недостаточна для снятия судна с
мели, поэтому необходимо рассчитать эффективность использования способа
заведения якорей.
Сила якоря, который держит
я =
ηя · Ря = 2,2 · 39,2 = 86,24 кН,
де ηя - коэффициент силы якоря, что держит;
Ря - вес якоря, кН.
Стягивающее усилия, что может быть создано с помощью гиней
гін =
Fлеб · (n+1) / (1+ 0,1·n) = 120 · (6+1) / (1+0,1 · 6) = 525 кН
где Fлеб - максимальное тяговое усилие используемой
лебедки, кН; n - количество шкивов в гиней.
Поскольку на судне 3 якоря, то надо определить возможность
использования мощности лебедки.
Сила содержания 3-х якорем
= 3· Fя = 3·86,24 = 258,72 кН
Стягивающее усилие, что может быть создано с помощью гиней не
должно превышать максимальную силу держания якорей.
Иначе в случае приложения к якорям усилия > F, якоря перестанут
держать почву.
Тяговое усилие, которое может быть создано с помощью гиней Fгин =
525 кН > усилия необходимого для снятия судна с мели F = 295,47 кН, но оно
лимитируется максимальной силой содержания якорей F = 155,1 кН (данное значение
Fгин может быть достигнуто путем исключение из работы одного или нескольких
блоков гиней). Таким образом F = F. Итак допустимая сумма стягивающих усилия
гиней и упора винтов составляет:
+ Тзх = 258, 72 + 154, 8 = 413,52 кН > F = 295,47 кН
-
Усилие, необходимое для снятия судна с мели
Итак сумма допустимого стягивающего усилия гиней и упора
собственных винтов судна на заднем ходу - достаточная для того, чтобы снять
судно с мели. Таким образом, можно сделать вывод, что судно может обойтись без
сторонней помощи.
Выводы
Основной задачей развития знаний в области управления судном
является сближение науки и практики, теоретическое обоснование тех явлений в
управлении судном, которые наблюдаются. Теоретическое решение основных задач
судовождения позволяет вникнуть в сам процесс той или иной операции и более
глубоко разобраться в решении основных задач с целью дальнейшего применения
этих навыков на практике. Одним из ярких примеров теоретического решения
основных задач по буксировке, креплению груза и снятию судна с мели является
данный курсовой проект.
Во
время выполнения данного курсового проекта был выполнен расчет по трем
разделам, связанным с эксплуатацией судна в различных условиях:
Расчет
крепления палубного груза и сил, действующих на груз и стойкость верхней
палубы;
Расчет
буксировки судна морем и элементов буксирной линии;
Расчет
снятия судна с мели.
В первом разделе данной курсовой работы:
Проведен анализ сил, действующих на палубный груз в процессе
его перевозки морскими путями, произведен расчет их числовых значений, на
основании которых были избраны оптимальные параметры найтовых для крепления
палубного груза исходя из заданного числа их количества;
В процессе перевозки большое значение имеет правильное
распределение весовой нагрузки перевозимых грузов, тем более, если речь идет о
перевозке тяжеловесных грузов на верхней палубе. В курсовой работе проведены
расчеты местной прочности верхней палубы для определения необходимости
установки подпорок под бимсы.
Организация погрузочных работ на судах возложена на старшего
помощника капитана. Однако непосредственными исполнителями являются бригады
портовых грузчиков и палубная команда судна. В связи с этим возникает
необходимость проведения предварительного инструктажа лиц, участвующих в данных
работах с целью предотвращения аварийных событиям.
Во втором разделе курсовой работы:
Проведен анализ расчетов максимальной скорости движения
буксирного каравана при заданных метеорологических условиях;
Результаты расчетов зависимости сопротивления судна
буксирующего и буксируемого судна от скорости буксировки при данных
метеоусловиях построен в таблицу и строились графики зависимости сопротивления
судов от скорости буксировки. По данным графикам графическим методом
определены:
Максимальную скорость буксирующего судна без буксира на
спокойной воде;
Натяжение буксирного троса;
Скорость буксировки;
Тягу на крюке.
Проведен расчет параметров буксирной линии;
При выходе каравана на мелководную участок значений прогиб
буксира может привести к появлению значительного сопротивления, из-за трения
буксира по неровностям морского дна и потери управления. В связи с этим
проведены расчеты длины линии и ее провисание.
Описаны правила управления судами при буксировке.
В третьем разделе курсовой работы:
Проведен расчет усилия необходимого для снятия судна с мели;
Проведен выбор оптимального способа снятия судна с мели. При
этом использованы способы реверсирования двигателя, завода сословных якорей на
безопасное место, использование дополнительной тяги;
Описаны действия экипажа при посадке судна на мель.
Знание методик, изучение которых закреплено в данной курсовой
работе, позволит обеспечить безопасность проведения перевозок палубных грузов
на море, проведения морских буксировок при любых условиях плавания, а также
быстро и качественно провести расчеты по выбору способа снятия судна с мели.
Все это в целом может повлиять на снижение аварийности морского флота и
повышения культуры работы судоводительского состава на судах.
Литература
1.
Методические указания на выполнение курсовой работы по дисциплине
"Управления судном" по теме "Расчет крепления палубного груза,
буксировка судна в море и снятие с мели" К.: КГАВТ 2006 г.
.
Управление судном и его техническая эксплуатация (под ред. А.И. Щетининой) М.
"Транспорт" 1993 г.
.
Справочник капитана дальнего плавания под ред. Г.Г. Ермолаева, Москва
"Транспорт", 1988 г.