Контрольная работа: Грузовой план судна

Грузовой план судна

1. Данные о рейсе

Транспортно-эксплуатационные характеристики судна

Данные о парусности судна в грузу при осадке 3,75 м

Расчет ходового времени производится по формуле:

Tx = S /V·24,                                                                            (1.1)

где S – расстояние между портами;

V – скорость хода судна.

Тх = 2200/9×24 =10,2 сут.

Расчет необходимых запасов на рейс произведем по следующим формулам:

– необходимое количество топлива определяем по формуле:

Pт = Kзт·q·tx,                                    (1.2)

где    Кзт – коэффициент запаса топлива Кзт = 1,1;

q – норма расхода топлива на ходу;

tx – время судна в ходу.

Рт = 1,1·5,64·10,2 = 63,3 т

– запасы масла принимаем в количестве 5% от количества топлива:

Рм = 0.05·Рт,                                     (1.3)

Рм = 0.05·63,3 = 3,2 т

– запасы пресной воды определим по формуле:

Pв = q·Чэк·tx,                                             (1.4)

где q – количество воды приходящееся на одного человека экипажа в сутки;

Чэк – количество членов экипажа.

Рв= 0,1·15·10,2 = 15,3 т

Для исключения влияния свободных поверхностей жидкости заполним бортовые цистерны пресной воды вместимостью 10,9 и 12,8 т полностью.

Итого судно на отход будет иметь 23,7 т пресной воды.

Сумму всех запасов найдем по формуле:

Рзн=Рт+Рм+Рв,                                         (1.5)

Рзн = 63,3+3,2+15,3= 81,8 т

К концу рейса остается 10% от суммарных запасов и плюс остаток пресной воды, которые находятся по формуле:

Рзк = 10·Рзн/100+DРв,                                            (1.6)

где DРв – остаток пресной воды, который равен DРв = 23,7 – 15,3 = 8,4 т

Рзк = 10·81,8 /100+8,4 = 16,6 т

Характеристика груза

Промышленное оборудование обычно перевозят в ящиках, поэтому мы можем отнести этот груз к генеральному, подвиду ящичных грузов.

В ящиках перевозят самые разнообразные грузы. В зависимости от массы груза нетто, его плотности, физико-химических и биологических свойств требуется большая или меньшая прочность ящиков. Ящики подразделяются по материалу, из которого они изготовлены, на дощатые, фанерные и картонные короба.

От площадки, находящейся под просветом люка, ящики перемещают к месту укладки вручную, при помощи трюмных электропогрузчиков, ручных тележек или специальных катков. Кантовать, но с осторожностью, разрешается только те ящики, на которых не нанесено надписей, запрещающих это. Ящики укладывают плашмя на подкладки толщиной не менее 5 см. Если груз требует активной вентиляции, между ярусами помещают      прокладки толщиной не менее 2,5 см. Если ящики отличаются по размерам и форме, необходимо заполнять мелкими ящиками промежутки между крупными местами. При этом нужно следить затем, чтобы поверхность каждого яруса была ровной. Прочные и тяжелые ящики укладывают внизу, более легкие – наверху. Большие ящики следует укладывать в центре трюма, ящики меньших размеров – у бортов. Это позволит лучше использовать грузовместимость.

При погрузке ящиков на другой груз необходимо поверх этого груза устроить ровный настил и уже на него укладывать ящики. Остающееся свободное пространство в оконечностях грузовых помещений, около льял и пиллерсов необходимо забить любым подручным материалом, поверх которого устанавливают платформу из досок и укладывают следующий ярус ящиков. Для предотвращения поломки и загрязнения ящиков поверх того слоя, на котором ведется укладка, следует настилать широкие доски переходные мостики для портовых рабочих.

Распределение грузов и запасов

Данные по грузовым помещениям судна

Запасы топлива размещаем в первую очередь в расходных цистернах, расположенных в районе машинно-котельного отделения (МКО), танках двойного дна и в последнюю очередь в топливно-балластных танках. Танки, как правило, заполняем полностью, чтобы исключить влияние свободной поверхности жидких грузов на остойчивость. Цистерны пресной воды заполняем полностью.

Расчёт положения центра тяжести принятых запасов производим в табличной форме.

Таблица 1.1 – Распределение запасов

Данные о грузовых помещениях

При частичной загрузке трюмов (когда Z<Z1) аппликату центра объема Z по трюмам можно определить по формуле:

(1.7)

Где    Vi – объем, занятый грузом: Vi = Р ∙ ω, м^3;

S – площадь трюма, м²;

Р – масса груза, т;

ω – удельный погрузочный объем груза, м³/т;

h_дн− возвышение днища трюма над основной плоскостью, м.

Распределяем груз по трюмам, используя данные грузовых помещений

Таблица 1.2 – Распределение грузов

На основании выполненного распределения запасов и грузов составляем таблицу сводных данных и расчета водоизмещения с указанием координат центра тяжести судна. Эти расчеты представлены в таблице 3.5.

Таблица 1.3 – Расчет водоизмещения

Для водоизмещения судна после загрузки D = 2744,3 т и плотности воды g_и=1,0 т/м³ по грузовой шкале определяем среднюю осадку судна после загрузки Т`ср.

Грузовая шкала построена для плотности γ≠γ_и, то следует учесть поправку к средней осадке Т`ср, определённой по грузовой шкале, на плотность воды:

(1.8)

где g = 1,0 т/м³ – плотность, для которой построена грузовая шкала;

Т`ср = 2,84 м – средняя осадка по грузовой шкале при g = 1,0 т/м³;

δ = 0,82 – коэффициент полноты водоизмещения;

α= 0,89 – коэффициент полноты площади ватерлинии.

ΔТ = (1,0–1,023)/1,0·0,834/0,862·2,84= -0,06 м

Тср = 2,84 м – 0,06 м = 2,78 м

Для средней осадки Tcp₁ = 2,78 м из информации по остойчивости для капитана (приложение 1) определяем значение величин:

Xc₁ = – 0,80 м – абсцисса центра величины;

Xf₁ = -1,52 м – абсцисса центра тяжести площади ватерлинии;

Zc₁ = 1,47 м – аппликата центра величины;

r₁ = 4,9 м – поперечный метацентрический радиус;

R₁ = 325 м – продольный метацентрический радиус;

a) Определяем момент, дифферентующий судно на 1 см на отход и приход по формуле:

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            (1.9)                

(1.9)

где D₁ – водоизмещение судна в грузу;

H – продольная метацентрическая высота;

L – расчетная длина судна.

H = R₁+Zc – Z g,

где Z g – аппликата центра тяжести.

H= 325 + 0,80 − 4,03 =321,8 м

М₁ = 2744,3×321,8/100×110 = 80,3 тм/см (на отход)

М₂ = 2662,5×321,8/100×110 = 77,9 тм/см (на приход)

б) Определение дифферента судна после загрузки в начале и конце рейса:

d_н=D₁·(Xg₁-Xc₁)/M·100 (1.10)

где Xg₁ – абсциса центра тяжести судна.

d_н =2744,3·(-3,64+0.80)/80,3·100= -0,97 м

d_к=D₂·(Xg₁-Xc₁)/M·100 (1.11)

d_к =2662,5·(-2,55+0.80)/77,9·100= -0,60 м

После загрузки судно получило дифферент на корму. Рекомендуется иметь дифферент на корму в пределах от 0 до -0,5 м. Все судовые запасы находятся в кормoвой части судна, поэтому при движении судна расход судовых запасов приведёт к увеличению дифферента на нос. Кроме того, для уменьшения заливаемости судна при движении на встречном волнении необходимо иметь дифферент на корму. Однако необходимо помнить, что для судов проекта 1557 осадка кормой не должна превышать 4,1 м, иначе будет нарушено требование к высоте остаточного надводного борта при затоплении машинного отделения. Полученные расчеты дифферента не удовлетворяют требованию, поскольку дифферент для начала рейса составляет 0,97 м на корму. Поскольку, из-за большого УПО судно имеет значительный недогруз, можно уменьшить значение дифферента приемом балласта в носовые танки.

Нам нужно уменьшить дифферент на 0,47 м; по формуле 1.9 определяем величину необходимого дифферентующего момента.

М₁^’ = 47 ∙ M₁ = 47∙80.3 = 3774.1 Нм

По данным грузовых помещений находим, что почти точно по величине момента подходит Балластный танк №2.

На основании выполненного распределения запасов и грузов составляем таблицу сводных данных и расчета водоизмещения с указанием координат центра тяжести судна. Эти расчеты представлены в таблице 3.5.

Таблица 1.3 – Расчет водоизмещения

Для водоизмещения судна после загрузки D = 2839,3 т и плотности воды g_и=1,0 т/м³ по грузовой шкале определяем среднюю осадку судна после загрузки Т`ср.

Грузовая шкала построена для плотности γ≠γ_и, то следует учесть поправку к средней осадке Т`ср, определённой по грузовой шкале, на плотность воды:

(1.8)

где g = 1,0 т/м³ – плотность, для которой построена грузовая шкала;

Т`ср = 2,92 м – средняя осадка по грузовой шкале при g = 1,0 т/м³;

δ = 0,82 – коэффициент полноты водоизмещения;

α= 0,89 – коэффициент полноты площади ватерлинии.

ΔТ_о = (1,0–1,023)/1,0·0,834/0,862·2,92= -0,06 м

Тср = 2,92 м – 0,06 м = 2,86 м на отход

ΔТ_п = (1,0–1,016)/1,0·0,834/0,862·2,85= -0,03 м

Тср = 2,85 м – 0,03 м = 2,82 м на приход

Для средней осадки Tcp₁ = 2,86 м из информации по остойчивости для капитана (приложение 1) определяем значение величин:

Xc₁ = – 0,80 м – абсцисса центра величины;

Xf₁ = -1,52 м – абсцисса центра тяжести площади ватерлинии;

Zc₁ = 1,47 м – аппликата центра величины;

r₁ = 4,9 м – поперечный метацентрический радиус;

R₁ = 325 м – продольный метацентрический радиус;

a) Определяем момент, дифферентующий судно на 1 см на отход и приход по формуле:

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            (1.9)                

(1.9)

где D₁ – водоизмещение судна в грузу;

H – продольная метацентрическая высота;

L – расчетная длина судна.

H = R₁+Zc – Z g,

где Z g – аппликата центра тяжести.

H= 325 + 0,80 − 3,97 =321,8 м

М₁ = 2839,3×321,8/100×110 = 83,1 тм/см (на отход)

М₂ = 2757,5×321,8/100×110 = 80,7 тм/см (на приход)

б) Определение дифферента судна после загрузки в начале и конце рейса:

d_н=D₁·(Xg₁-Xc₁)/M·100 (1.10)

где Xg₁ – абсциса центра тяжести судна.

d_н =2839,3·(-2,19+0.80)/83,1·100= -0,47 м

d_к=D₂·(Xg₁-Xc₁)/M·100 (1.11)

d_к =2757,5·(-1,09+0.80)/80,7·100= -0,10 м

В результате пересчета с учетом приема балласта мы добились приемлемого значения дифферента для судна.

Расчет посадки и остойчивости судна на отход и приход выполняется по грузовой шкале и кривым элементов теоретического чертежа и дублируется расчетами по диаграмме осадок носом и кормой.

Расчет посадки судна по грузовой шкале и гидростатическим кривым представлен в таблице 1.4

* Zm = Zc + r

Таблица 1.4

Для дальнейших расчетов принимаем значения величин, полученные при расчетах по грузовой шкале и кривым элементов теоретического чертежа.

Составление грузового плана судна. Расчет остойчивости судна. Составление диаграмм статической и динамической остойчивости судна

Расчет начальной метацентрической высоты производится по формуле:

h = Zm – Zg, (2.1)

где Zm – аппликата метацентра;

Zg – апликата центра тяжести.

По формуле (2.1) произведем расчет начальной поперечной метацентрической высоты для начала рейса и конца рейса:

с) Рассчитываем поперечную метацентрическую высоту:

h₁= Zm – Zg₁ = 6,37 – 3,97 = 2.40 м

h₂= Zm – Zg₂ = 6,37 – 4,11 = 2,26 м

Рассчитаем исправленную поперечную метацентрическую высоту:

h_1,2 = Zc_1,2 + p_1,2 – Zg_1,2 (м) (2.2)

где Zg_1,2 = Z + Δmh, м

Δmh – поправка к метацентрической высоте на учет влияния свободных поверхностей (выбирается из приложения 2).

Таблица 2.1 – расчет параметров начальной остойчивости:

Проверку остойчивости выполняем по материалам «информации по остойчивости судна» по допустимым метацентрическим высотам:

­              максимальное плечо L > 0,2 м при Qmax = 30 град;

­              угол заката Qзак > 60 град;

­              исправленная метацентрическая высота h > 0.15 м;

­              критерий погоды ДО > 1;

­              угол крена от действия постоянного ветра Q < 15 град;

­              критерий ускорения ДО > 1.

Построение диаграммы статической остойчивости

В «Информации об остойчивости судна для капитана» имеется универсальная диаграмма статической остойчивости, предложенная профессором Г.Е. Павленко, т.е. она представляет собой набор диаграмм статической остойчивости для различных водоизмещении судна в диапазоне от водоизмещения порожним до водоизмещения в полном грузу. При использовании универсальной диаграммы плечи статической остойчивости l находятся непосредственно по чертежу для значений D, h и Q. Диаграмма построена с учётом влияния свободной поверхности жидких грузов на остойчивость.

Исходными данными являются:

Водоизмещение судна D₁=2839,3 т и поперечная метацентрическая высота с учётом поправки Dmh на влияние свободной поверхности жидких грузов h₁=2,25 м. Снятые плечи диаграммы статической остойчивости по метацентрической высоте и водоизмещению заносим в таблицу 1.6.

Диаграмма динамической остойчивости является интегральной кривой по отношению к диаграмме статической остойчивости. Для построения диаграммы динамической остойчивости в таблице производим расчёт плеч диаграммы динамической остойчивости. Диаграмма динамической остойчивости является интегральной кривой по отношению к диаграмме статической остойчивости. Плечо динамической остойчивости вычисляется по формуле:

Таблица 2.2 – Расчет диаграмм статической и динамической остойчивости

Расчет параметров остойчивости судна

Проверка остойчивости по диаграмме моментов.

Определяем исправленный момент с учётом поправки на влияние жидких грузов со свободной поверхностью:

Mz исп = Mz + Δmh;

Mz₁ исп =11272,5+418 = 11690,5 тм на отход

Mz₂ исп =11148,9+418 = 11566,9 тм на приход

Откладываем значение исправленного момента по вертикальной линии, получаем точку «А», положению которой соответствует исправленная поперечная метацентрическая высота h₁ = 2,55 м.

Точке «В» на кривой предельных моментов соответствует допускаемый момент Mz доп = 20100 т м (201000 кН м) и допускаемая поперечная мета-центрическая высота h доп = 1,0 м.

Результаты проверки остойчивости по диаграмме допускаемых статических моментов приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 Результаты проверки остойчивости по диаграмме допускаемых статических моментов

Проверка остойчивости по критерию погоды

Остойчивость судна по критерию погоды считается достаточной, если при наихудшем, в отношении остойчивости варианте нагрузки динамически приложенный кренящий момент от давления ветра Mv равен или меньше опрокидывающего момента Мс, т.е. если соблюдается условие Mv < Mc или К = Mc/MV ³ 1,0.

а) Определение кренящего момента от давления ветра.

Кренящий момент от давления ветра определяется по формуле:

Mv = 0,001 Pv·Av·Z                                 (3.1)

где Pv – давление ветра, кг/м² или Па.

По «Расчёту парусности и обледенения» для судна проекта 1557 при осадке Тcр' = 2,86 м, используя данные информации по остойчивости для капитана, находим площадь парусности Av = 580 м² и аппликату центра парусности над действующей ватерлинией при осадке Тср = 2,86 м, Z = 3,15 м, Pv = 35,0 Па

Mv = 0,001 Pv·Av·Z = 0,001·35·580·3,15= 63,94 тм

б) Расчёт амплитуды качки.

Амплитуда качки судна с круглой скулой, не снабжённого скуловыми килями и брусковым килем, вычисляются по формуле:

q₁r = X₁·X₂·V                                                                                             (3.2)

где X₁, X₂ – безразмерные множители;

V – множитель в градусах.

Амплитуду качки на отход и приход судна находим в информации по остойчивости судна для капитана.

Q₁r = 18.8°

Плечо опрокидывающего момента lc на отход и приход судна определяем по диаграмме динамической остойчивости.

Тогда опрокидывающий момент равен:

Мс₁ = D₁ ∙ lc₁ = 2839.3 ∙ 0.6 = 1703.6 тм (на отход)           (3.3)

Мс₂ = D₂ ∙ lc₂ = 2757,5 ∙ 0.48 = 1323.6 тм (на приход)

Кроме этого по диаграмме статической и динамической остойчивости можно определить максимальный динамический угол крена Θmax дин, на который судно может накрениться под воздействием динамического кренящего момента, не опрокидываясь. На диаграмме динамической остойчивости этому углу соответствует абсцисса точки Т. Полученные результаты проверки остойчивости заносим в таблицу 3.2.

Таблица 3.2

Проверка продольной прочности корпуса

Для определения продольной прочности корпуса судна произведем расчет арифметической суммы масс дедвейта относительно миделя.

В таблице 4.1 представлен расчет суммы моментов масс дедвейта относительно миделя.

Проверка продольной прочности представлена в таблице 4.2.

Таблица 4.1

Таблица 4.2

Числовой коэффициент         ko = 0,0182 при прогибе (Моб<0)

ko = 0,0205 при перегибе (Моб>0)

Произведя проверку продольной прочности судна на тихой воде, приходим к выводу, что она обеспечивается на отход и на приход, поскольку:

|Моб| < Мдоп

следовательно, грузовой план, с точки зрения прочности, соответствует требованиям.

Определение количества разнородного генерального груза графическо-аналитическим способом при загрузке судна пр. 1557. Технология перевозки грузов.

Вариант №3.

Для оптимального использования грузоподъемности и грузовместимости судна, учитывая, что обязательных грузов имеется только 1100 тонн, оно должно погрузить факультативные грузы в количестве 1900 тонн в такой пропорции, чтобы максимально использовать грузовместимость.

В результате построения диаграммы находим, что необходимо погрузить 1420 тонн стекла и 480 тонн кожевенного сырья.

Количество груза для каждого трюма подсчитываем по формуле:

где    Р_Г – количество груза для данного грузового помещения, т;

W_Г – грузовместимость данного помещения, м³;

Q – количество груза, погружаемого на судно, т;

W – грузовместимость судна, м³.

	Трюм №1