Курсовая работа: Перевезення вантажів на палубі, буксировка суден морем, знімання судна із мілини

Зміст

1.      Зразок оформлення титульної сторінки

2.      Пояснювальна записка по курсовій роботі

3.      Вимоги до оформлення курсової роботи

4.      Зміст курсової роботи

5.      Розділ 1. Перевезення вантажів на палубі

6.      Розділ 2. Буксирування суден морем

7.      Розділ 3. Знімання судна із мілини

8.      Висновки

9.      Література

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТУ

імені гетьмана Петра Конашевича-Сагайдачного

Факультет СУДНОВОДІННЯ

КАФЕДРА УПРАВЛІННЯ СУДНАМИ

КУРСОВА РОБОТА

З дисципліни “Управління судном”

Тема: “Перевезення вантажів на палубі, буксировка суден морем, знімання судна із мілини”

Спеціальність: “Судноводіння”

Спеціалізація: “Судноводіння на морських та внутрішніх водних шляхах”

Студент: _____________________

(П.І.Б.)

Шифр: _________________ Курс __________________

Керівник: ______________________________________

Київ 2007

Пояснювальна записка до курсової роботі

Курсова робота має ціллю закріплення теоретичних знань студентами при вивченні дисципліни “Управління судном”, для використання їх в діючих шляхових і навігаційних умовах плавання, а також придбання навиків в організації практичної роботи судноводія по підготовці судна до прийому вантажу на палубу, при буксируванні іншого судна, а також при посадці на мілину для безпечного плавання.

Змістом курсової роботи є:

розрахунки кріплення палубного вантажу;

розрахунки швидкості руху судна при буксируванні іншого судна і міцності буксирувальної лінії;

розрахунки снаги для знімання судна з мілини і вибір способів знімання судна з мілини.

Вимоги до оформлення курсової роботи

Склад курсової роботи: вихідні дані, коротка розрахунково-пояснювальна записка і графічний матеріал (графіки і рисунки).

Розрахунково-пояснювальна записка виконується рукописним або машинним способом коротко саму суть на стандартних листах формату А-4 (ліворуч – 2,5 см, праворуч – 1 см, зверху чи знизу – 2 см) із писчого паперу, сброшюрованних в зошит з густою обложкою, листи нумеруються, складається зміст роботи. Записку необхідне писати чітко й грамотно. Графіки, схеми й рисунки слід оформляти на міллімітровому паперу. Порядок оформлення титульного листу - в додатку 1. Останній лист підписується виконавцем.

Вибір завдання - з табл.1 за останньою цифрою шифра студента.

Таблиця 1

Дані по суднам приведені в додатку 2.

Аналітичну частину курсової роботи слід оформляти відповідно до ДОСТу.

Зміст курсової роботи

Курсова робота включає такі розділи:

1. Перевезення вантажів на палубі.

У цьому розділі курсової роботи необхідне: описати характеристику вантажів, які можливо перевозити на верхній палубі; розраховується розривна стійкість найтових і місцева стійкість верхній палуби при перевезеннях палубного вантажу; описується організація робіт при перевантаженнях палубних вантажів. У цьому розділі курсової роботи необхідне привести схеми кріплення палубного вантажу і визначити сили, які діють на вантаж у продольному, поперечному й вертикальних напрямках.

2. Буксирування суден морем

В цьому розділі розраховуються: максимальні швидкості буксирування при даних метеоумовах; параметри буксирувальної лінії; провисання буксирної лінії при плаванні судна по мілководдю; максимальну швидкість буксирування при погіршенні метеоумов плавання.

В цьому розділі необхідне визначити керування суднами при буксируваннях морем і умови плавання при цьому. При розрахунках максимальної швидкості буксирування при даних метеоумовах необхідне розрахунки звести у таблицю й збудувати графік визначення максимальної швидкості буксирування. При розрахунках буксирувальної лінії також необхідне складання графіка визначення максимальної швидкості буксирування. В цьому розділі необхідне описати умови, при яких можливе віддавання буксирного канату.

3.  Знімання судна з мілини

В цьому розділі розраховуються сили для знімання судна із мілини; визначаються способи знімання судна із мілини; дії екіпажу судна при зніманні із мілини. На закінчення необхідне скласти схему знімання судна із мілини, заведення якорів (коли необхідно) і розміщення суден-рятувальників. Усі необхідні розрахунки виконуються в системі СІ.

Зміст пояснювальної записки (аналитичної частини):

Вступ.

Розділ 1 Перевезення вантажів на палубі

1.1  Умови перевезення вантажів на верхній палубі.

1.2  Розрахунки розривної стійкості найтових.

1.3  Розрахунки місцевої стійкості верхній палуби при перевезеннях палубного вантажу.

1.4  Організація робіт при навантаженнях палубних вантажів.

Розділ 2. Буксирування суден морем.

2.1 Розрахунки максимальної швидкості буксирування при даних метеоумовах.

2.2 Розрахунки параметрів буксирувальної лінії.

2.3 Розрахунки провисання буксирної лінії при плаванні судна по мілководдю.

2.4 Розрахунки максимальної швидкості буксирування при погіршенні метеоумов.

2.5 Керування суднами при буксируванні.

Розділ 3. Знімання судна з мілини.

3.1 Розрахунки сили для знімання судна із мілини.

3.2 Вибір засобів знімання судна із мілини.

3.3. Дії екіпажу при посадці судна на мілину.

Висновки.

Література.

Курсову роботу слід виконувати в такій послідовності:

Розділ 1 Перевезення вантажів на палубі

По розділу 1 необхідно визначити характеристику вантажів по їх групах й можливості перевезення на палубах суден.

Розрахунки розривної стійкості найтових необхідне визначати з використанням вихідних даних таблиці 1 і методики.

Таблиця 2

Вихідні дані для розрахунків місцевої стійкості на верхній палубі для всіх варіантів

Палубний вантаж – контейнер розмірами довжиною - 4 м, шириною -3 м, висотою -3 м.

Розміри шпації - 1,0 м.

Довжина бімса - 9 м.

Матеріал підпори – сосна.

Допустиме напруження на стиснення для сосни 5см=5,89*10⁶ - 116 Па., при S=0,01м²

Висота хвилі, hв (м) – 5м.

Максимальний кут крену - 30º.

Максимальний кут при кілевої качки - 5º.

Висота фальшборту, комінгса кришок - 1 м.

Кількість поперечних найтових tп – 3 од.

Кут нахилу поперечного найтова до вертикалі α - 30º.

Кут нахилу поперечного найтова до плоскості шпангоута b - 60º.

Кількість продольних найтових tпр – 2 од.

Кут нахилу продольного найтова до вертикалі с - 30º.

Кут нахилу продольного найтова до ДП d - 60º.

Коефіцієнт запасу міцності найтова k – 2.

Порядок розрахунків по розділу 1

Сумарні сили діючі по осям ОY і ОZ при бортової качці:

,кН (1)

де W – вага палубного вантажу, Н; τ₁ – період бортової качки судна, с; Θ_mах– 30° ; Z – відстань від ц.т. судна до ц.т. палубного вантажу, м; r – половина висоти хвилі, м.

,кН (2)

де W – вага палубного вантажу, кН; τ₁ – період бортової качки судна, с;

Θ_mах – 30°; Y – відстань від ДП до ц.т. палубного вантажу м; r – половина висоти хвилі, м.

Сумарні сили, що діють по осям ОХ и ОZ при кільовій качці:

,кН (3)

де W вага палубного вантажу, – Н; τ₂ – період кільової качки судна, с; Ψ_mах – 5°; Z – відстань від ц.т. судна до ц.т. палубного вантажу, м; r – половина висоти хвилі, м.

,кН (4)

де W вага палубного вантажу, кН; τ₁ – період бортової качки судна, с; Θ_mах – 30°; Х – відстань мидель-шпангоута до ц.т. палубного вантажу, м; r – половина висоти хвилі , м.

Сила вітру, діюча на палубний вантаж:

, кН (5)

де p_v – величина рівна 2,0 кПа (т/м²); А_{v x} – площа парусності палубного вантажу в поперечном напрямку по відношенню до судна, м².

,кН (6)

де p_v – величина рівна 1,5 кПа; А_{v у} – площа парусності палубного вантажу в повздовжньому напрямку по відношенню до судна, м².

Сила удара хвилі:

, кН (7)

де p_волн – величина рівна 1 кПа; А'_{v x} – площа поверхні палубного вантажу в поперечному напрямку по відношенню судна над фальшбортом, м²; h_в – висота хвилі, м; h_с – відстань ц.т. цей площини від ватерлінії, м.

, кН (8)

де p_волн величина рівна – 1 кПа; А'_{v у} – площа поверхні палубного вантажу в поперечному напрямку по відношенню до судну над фальшбортом, м²; h_в – висота хвилі, м; h_с – відстань ц.т. цей площини від ватерлінії, м.

Реакція найтовів від зусиль, направленні в площині шпангоута:

, кН (9)

де t_п– кількість поперечних найтовів; a – кут нахилу поперечного найтова до вертикалі, град; b – кут нахилу поперечного найтова до площини шпангоута, град.

Реакція найтовів від зусиль в діаметральній площині:

, кН (10)

де t_пр – кількість поперечних найтовів; c – кут нахилу поперечного найтова до вертикалі, град; d – кут нахилу повздовжнього найтова до діаметральної площини, град.

Розміри найтовів визначають по виникненнях в них реакціях.

Розривне зусилля троса для найтова:

,/n,пр, кН (11)

де k =2 – коефіцієнт запасу міцності при розрахунках зусиль в найтовах, при кріпленні вантажу на палубі,;

R – реакція найтова від зусиль в площині шпангоута або в діаметральній площині, кН.

R_{у разр} = (кН), R_{х разр} = (кН)

По розривному зусиллю в найтовах визначаються розміри тросів, за таблицями міцності державних стандартів (додаток 3).

Визначається найбільше значення вертикальної складової:

P_1z або P_sz , (кН)

Надалі для розрахунків стійкості верхній палуби при перевезеннях палубного вантажу розраховується міцність полубімсів по такій методиці:

Навантаження на один бімс:

P_1z або P_sz n (кН) (12)

де P_1z або P_sz n –найбільше значення вертикальних складових вантажу n – кількість бімсів, на які розподіляється навантаження від вантажу. Визначається по формулі:

n=L/ l (13)

де L – довжина вантажу, м;

l - відстань між бімсами, м.

Згинаючий момент:

М = P_z * l₂ /8 ,Нм (14)

де l₂ – довжина полубімса, м.

Елементи нерівнобоких угольників з приєднаним пояском

Приймаючі бімс із нерівнобічного косинця за двотаврову балку рахуємо, що полиця якої вона приварена до палуби, є стінкою, а вільна полиця - меншим пояском, частина палубного настилу шириною 600 мм, прилягаюча до косинця – більшим пояском.

Момент опори полубимса:

V,(м³) (15)

де h₁ – висота балки між серединами висоти ії поясків, м; S₁, S₂, S₃, - площи поперечного сечення відповідно меньшого пояска, стенки балки, большого пояска, м².

Для розрахунків момента опори використовуем таблицю 2.

Таблиця 3

Нормальне напруження в бімсі:

σ_н= М / V , Н/м² (Па). (16)

де, σ_н – не повинне бути більше допустимого для суднобудівної сталі напруження при згинаннях рівного σ_доп = 117,7*10⁶(Па).

Якщо σ_н більше σ_доп, то необхідна установка підпорок, при цьому використовується перевірка на стискання.

Для зменшення напруження в бімсі до нормального значення необхідно установити підпорки. Їх кількість можливо визначити по формулі

n = (σ_н–_- σ_доп ) / (σ_сж ·S_ф/S) (17)

де S_ф – фактична площа стержня м²

Розділ 2. Буксирування суден морем

По розділу 2 необхідно визначити умови, при яких буде забезпечуватися безпечне буксирування суден морем. Для цього потрібне розрахувати швидкість і міцність буксирувальної лінії.

Розрахунки швидкості буксирування морем необхідне визначати з використанням вихідних даних таблиці 3 вихідних даних і методики.

Таблиця 4

A/A_d = 1 – дискове відношення

D_в =– діаметр гвинта, м (додаток 2)

Коеф. тертя буксирувальника - 0,142

Коеф. повноти водотоннажності буксирувальника (з додатку 2)

Щільність морської води – 1,025 т/м³

Щільність воздуха 1,25 кг/м³

Швидкість зустрічного вітру – 5 м/с

Коеф. хвилювання – 0,0003

Середня висота кріплення буксирного троса на буксирувальном судні– 3,0 м

Діаметр троса – 0,032 м

Коеф. тертя буксируємого об’єкту – 0,145

Довжина буксира – 500 м.

Розрахунок виробляється за методикою, з використанням даних додатку 2.

Опір судна, що буксирує:

 ,кН (18)

Опір буксируемого судна:

 ,кН (19)

Опір води для судна що буксирує і буксируемого судна визначаємо по формулі:

, кН (20)

де f – коефіцієнт тертя, прийнятий у залежності від довжини судна (0,147-0,139);

ρ – щільність морської води;

Ω – площа змоченої поверхні судна, обумовлена по формулі

(,

де L – довжина корпуса судна, м; d – середнє осідання судна, м;

δ – коефіцієнт повноти водотоннажності судна;

В – ширина судна;

V – швидкість судна, м/с (від 1 до 5м/с).

Залишковий опір:

Rr= 0.09 p δ Δ V²/L , кН (21)

де Δ – водотоннажність судна, т (м³) (додаток 3).

Повітряний опір:

, кН (22)

де А_н – проекція надводної поверхні судна на площину мідель-шпангоута (B*H_надв), м² (з додатку 2); U – швидкість зустрічного вітру, м/с; V – швидкість судна, м/с;

ρ_в – щільність повітря 0,125 Н*с²/м⁴;

Опір судна на хвилюванні:

, кН (23)

де k_волн = 0.0003 - коефіцієнт додаткового опору (залежить від бальности хвилювання).

ρ – щільність морської води;

Опір гребного гвинта: (розраховується тільки для буксируемого судна)

Застопорений гвинт:

, кН (24)

де A/A_d – дискове відношення; D_в – діаметр гвинта, м (із завдання).

Опір зануреної у воду частини буксирного троса:

R_тр= (0.032 * l* d_т pV²) /10³ . кН (25)

де l– повна довжина троса, м; (із завдання); d_т – діаметр буксирного троса, м.(із завдання);

ρ – щільність морської води; V – швидкість буксирування, м/с;

Натяг буксирного троса

Т = Р гв / (Нгв * n), кН (27)

де Р_гв- потужність, яку передає гвинту (гвинтам) слова установка, кВт (додаток 2);

Н_гв- шаг гвинта (додаток 2);

n = 5 об/с – частота обертання гвинтів.

Результати розрахунків по формулах, приведеним вище, зводяться в таблицю 4.

Таблиця 5

Загальний опір знаходиться як сума опірів суден що буксирує і буксируємого R_s = R_o+ R₁

За табличними значеннями треба збудувати графік залежності опору суден від швидкості буксирування.

При розрахунках параметрів буксирної лінії - 1 використовують формули:

ℓ=Fг*hв/10*k_ℓ,                                         (28)

де F_г - тяга на гаку, кН (знаходиться із графіка);

h_в – висота хвилі, м;

k_ℓ - коефіцієнт ігри буксирної лінії.

При розрахунках довжини буксирної лінії - і, коефіціент гри буксирної лінії kl знаходять з використанням таблиці 5 (таблиця 24.3 [2]).

Таблиця 5

Графік залежності опору суден від швидкості буксирування.

R_о --------опір судна буксирувальника

R₁-···-···- опір судна, яке буксирують

R_s —— загальний опір

V_б – швидкість буксирування визначається із графіка після будування кривої Rs. і визначення Т (натягу буксирного троса при максимальній швидкості - V букс.мах визначається по формулі 28) при опусканні перпендикуляра із точки А на ось швидкості суден V(м/с). Точка А визначається на перетинанні кривоі Rs і Т.

Fг - тяга на гакі знаходиться на перетинанні кривоі R1 і Vб в точке В.

Провис буксирного тросу визначається за формулою:

f=0,01119·α (29)

де α – параметр буксировальної лінії, α=

Fг - тяга на гакі, кН.

де q– лінейна щільність буксирного троса діаметром 0,032 м , кг/м (додаток 3);

ℓ - довжина буксирного троса, м (формула 28),

Щільність буксирного троса в воді

q_в = 0,87·q

При руху по мілководдю довжину троса можливо визначити по формулі:

ℓ = Fг* f / 1,22* q.

де Fг- тяга на гакі,

f – провіс буксиру вального тросу на мілководді (для всіх варіантів прийняти f=5

Розділ 3. Знімання судна із мілини

По розділу 3 необхідне визначити методи зняття судна з мілини декількома способами.

По цьому розділу необхідне використовувати вихідні дані, які визначені у таблиці 6.

Таблиця 6

По цьому розділу необхідне описати способи зняття судна з мілини і дії екіпажу при цьому.

Розрахунки виконуються за такою методикою:

Визначається загублена водотоннажність при посадці судна на мілину– (табл.7)

Q = 9,8 [100 q (ΔТн + ΔТк)/2 + ρ V] , кН (28)

де Q – загублена водотоннажність, кн.(використовувати дані по табл.3 буксирувального об’єкта по варіантам);

q – кількість т на 1см осідання судна, т/см;

ΔТн=Т_1н-т2, м; ΔТк=Т_1к-т2до, м;

ρ – щільність води 1,025 т/м³;

V – обсяг води, що влилася, м³.

По-перше визначається зусилля необхідне для зняття судна з мілини по формулі:

F = f * Q ,кН (29)

де f – коефіцієнт тертя корпусу судна об ґрунт. Значення вибирається з таблиці 7;

Таблиця 7

Натиск гвинта судна, яке сіло на мілину на задньому ходу:

Т _зх = 0,08 N_і , кН, (30)

де N_і – потужність двигунів судна, кВт (додаток 2)

Якщо натиск упора гвинтів на задньому ходу будуть недостатніми для зняття судна з мілини, тоді необхідно використовувати спосіб використання якорів судна, яке сіло на мілину.

Сила якоря, що тримає, розраховується по формулі:

F_я = η_я Р_я , кН (31)

де η_я – коефіцієнт сили якоря , що тримає, обираний з таблиці 8

Р_я – вага якоря, кН.

При використанні 3-х якорів сила якорів буде складать F_я =3· F_я

Таблиця 8

Якщо сили натиску гвинтів на задньому ходу і сили якорів достатні, а зусилля брашпілю недостатньо, то для збільшення їх може бути створено за допомогою гінів.

Стискальне зусилля, що може бути створене за допомогою гінів:

F_гин = F_леб ( n+1)/ (1+ 0,1n), кН (32)

де F_леб– максимальне стискальне зусилля використовуваної лебідки, кН;

n – кількість шківів у гинях.

Кількість якорів, які можливо використовувати при заданої потужності лебідки:

n_я = F_гин / F_я (33)

Якщо сума стискального зусилля гинів і упора гвинтів буде недостатньою для того, щоб зняти судно з мілини, то необхідна стороння допомога. Можна зробити висновок, що судно без сторонньої допомоги знятися з мілини не може.

Тоді методом підбору необхідне визначити кількість рятувальних суден.

Підрахував суму стискального зусилля гвинтів, упора гвинтів власного судна, а також стискального зусилля судна-рятувальника або рятувальників і порівнюючи ці сили з необхідним зусиллям для зняття з мілини необхідне визначити висновки для зняття судна з мілини. Підрахував висновки необхідно привести схему знімання судна із мілини.

У висновках по першій частині даної курсової роботи необхідно провести аналіз сил діючих на палубний вантаж у процесі його перевезення морськими шляхами, зробити розрахунок їхніх числових значень, на підставі яких були запропоновані параметри найтовів для кріплення палубного вантажу, а також їх кількість. У процесі перевезення велике значення має правильний розподіл вагового навантаження перевезених вантажів, тим більше якщо мова йде про перевезення великовагових вантажів на верхній палубі. Тому в курсової роботі передбачені розрахунки по місцевій міцності для визначення необхідності встановлення підпірок під бімси. Організація навантажувальних робіт на суднах покладена на старшого помічника капітана. Однак безпосередніми виконавцями є бригади портових вантажників і палубна команда судна. У зв'язку з цим виникає необхідність проведення попереднього інструктажу осіб, що беруть участь у даних роботах з метою запобігання аварійних подій.

В другій частині курсової роботи необхідно провести аналіз розрахунків максимальної швидкості руху буксирного каравану при даних метеорологічних умовах і параметри буксирної лінії. При виході каравану на мілководну ділянку значний прогин буксира може привести до появи значного опору, через тертя буксира про нерівність морського дна і втрату керування. У зв'язку з цим необхідне проведення розрахунків довжини лінії і її провісу.

У третій частині проведений розрахунок зусилля необхідного для зняття судна з мілини. При цьому використані способи реверсування двигуна, заводу станових якорів на безпечне місце, використання додаткової тяги. Наприкінці необхідне приведення всіх способів, що можуть бути використані при знятті судна з мілини.

Знання методик, запропонованих у даній курсовій роботі, дозволить забезпечити безпеку проведення перевезень палубних вантажів на море, проведення морських буксирувань при будь-яких умовах плавання, а також швидко і якісно провести розрахунки на вибір способу зняття судна з мілини. Усе це в цілому може вплинути на зниження аварійності морського флоту і підвищення культури роботи судноводійського складу на суднах.

Додаток 2

Додаток 3

Література

1.  Методичні вказівки на виконання курсової роботи з дисципліни “Управління судном” по темі “Розрахунки кріплення палубного вантажу, буксирування судна в морі й знімання із мілини” К.:КДАВТ 2003 р.

2.  Управління судном і його технічна експлуатація (під ред. А.І. Щетініной) М. “Транспорт” 1983 р.

3.  Довідник капітана далекого плавання під ред. Г.Г. Ермолаєва, Москва “Транспорт”, 1988 р.