КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
ТЕМА: «Рассчетгрузового плана проекта 1557» Сормовский»»
1. Данныео рейсе
Транспортно-эксплуатационныехарактеристики судна№п/п Характеристика значение 1 Тип судна Сормовский 2 Проект 1557 3 Длина наибольшая 114,0 м 4 Длина между перпендикулярами 110,0 м 5 Ширина судна 13,2 м 6 Высота борта 5,5 м 7 Осадка судна по ЛГМ в грузу 3,75 м 8
hдн Возвышение дна трюма над основной плоскостью 0,9 м 9 Водоизмещение в грузу по ЛГМ 4426 т 10 Дедвейт 3130 т 11 Грузоподъемность по ЛГМ 3000 т 12 Водоизмещение порожнем 1286 т 13 Скорость в грузу 9 уз. 14 Скорость в балласте 10,5 уз. 15 Экипаж 15 человек 16 Расстояние между портами 1500 миль 17 Осадка судна носом перед погрузкой 0,3 м 18 Осадка судна кормой перед погрузкой 2,1 м 19 Осадка судна на миделе перед погрузкой 1,3 м 20 Абсцисса ЦТ судна порожнем – 9,85 м 21 Аппликата ЦТ судна до погрузки 4,72 м 22 Плотность забортной воды в порту до погрузки 1,016 23 Плотность забортной воды в порту до выгрузки 1,025 24 Груз Сахар в мешках 25 Удельный погрузочный объем груза
1,4 м3/т 26 Расход топлива на ходу 5,64 т/сутки 27 Расход пресной воды на 1 человека 0,1 т/сутки
Данные опарусности судна в грузу при осадке 3,75 м:1 Площадь парусности (при осадке 3,75 м)
460 м2 2 Возвышение центра парусности в грузу над ВЛ 2,7 м 3 Суммарная площадь скуловых килей
40 м2
Расчетходового времени производится по формуле:
Tx = S /V·24, (1.1)
где S –расстояние между портами;
V – скорость хода судна.
Тх =1500/9*24 =7,0 сут.
Расчетнеобходимых запасов на рейс произведем по следующим формулам:
– необходимоеколичество топлива определяем по формуле:
Pт = Kзт·q·tx, (1.2)
где Кзт –коэффициент запаса топлива Кзт = 1,1;
q – норма расхода топливана ходу;
tx – время судна в ходу.
Рт =1,1·5,64·7,0 = 43,4т
– запасымасла принимаем в количестве 5% от количества топлива:
Рм =0.05·Рт, (1.3)
Рм =0,05·43,4 = 2,15 т
– запасыпресной воды определим по формуле:
Pв = q·Чэк·tx, (1.4)
где q – количество водыприходящееся на одного человека экипажа в сутки;
Чэк –количество членов экипажа.
Рв=0,1·15·7,0 = 10,5 т
Дляисключения влияния свободных поверхностей жидкости заполним бортовую цистернупресной воды вместимостью 10,9 т полностью.
Итого суднона отход будет иметь 10,5 т пресной воды.
Сумму всехзапасов найдем по формуле:
Рзн=Рт+Рм+Рв, (1.5)
Рзн = 43,4+2,15+10,5=56,05т
К концу рейсаостается 10% от суммарных запасов и плюс остаток пресной воды, которыенаходятся по формуле:
Рзк =10·Рзн/100+DРв, (1.6)
где DРв – остаток преснойводы, который равен DРв = 10,9 – 10,5 = 0,4 т
Рзк = 10%·56,05 /100%+0,4 = 6,0т
Распределениегрузов и запасов
Данные погрузовым помещениям судна
Запасытоплива размещаем в первую очередь в расходных цистернах, расположенных врайоне машинно-котельного отделения (МКО), танках двойного дна и в последнююочередь в топливно-балластных танках. Танки, как правило, заполняем полностью,чтобы исключить влияние свободной поверхности жидких грузов на остойчивость.Цистерны пресной воды заполняем полностью.
Расчётположения центра тяжести принятых запасов производим в табличной форме.
Таблица 1.1 –Распределение запасов
/>
/>
Данные огрузовых помещениях
Наименование
помещения
Площадь
трюма, м2
Зерновая
грузовмест.
м3
Киповая грузовмест.
м3
Абсцисса ЦТ, м
Х
Аппликата ЦТ, м
Z1
Возвышение днища над ОП, hдн, м Условный объемный кренящий момент от смещения зерна Трюм №1 343,3 951 664 33,80 3,65 0,88 219 Трюм №2 433,6 1136 793 15,45 3,5 0,88 255 Трюм №3 439,1 1146 800 -4,18 3,49 0,88 255 Трюм №4 400,0 1064 743 -23,2 3,54 0,88 226 Всего 4297 3000 955
При частичнойзагрузке трюмов (когда Z
/>
(1.7)
Где Vi – объем, занятый грузом:Vi = Р ∙ ω, м3;
S – площадь трюма, м2;
Р – массагруза, т;
ω –удельный погрузочный объем груза, м3/т;
hдн− возвышение днища трюма надосновной плоскостью, м.
Распределяемгруз по трюмам, используя данные грузовых помещений
Таблица 1.2 –Распределение грузов
/>
На основаниивыполненного распределения запасов и грузов составляем таблицу сводных данных ирасчета водоизмещения с указанием координат центра тяжести судна. Эти расчетыпредставлены в таблице 3.5.
Таблица 1.3 –Расчет водоизмещения
/>
/>
Определяемпараметры судна до приема балласта
На отход На приход
Для водоизмещения судна после загрузки D = 3493т и плотности воды gи=1,0 т/м3 по грузовой шкале определяем среднюю осадку судна после загрузки Т`ср = 2,91 м.
Для водоизмещения судна после загрузки D =3437 т и плотности воды gи=1,0 т/м3 по грузовой шкале определяем среднюю осадку судна после загрузки Т`ср = 2,85 м.
Грузовая шкала построена для плотности γ≠γи, то следует учесть поправку к средней осадке Т`ср, определённой по грузовой шкале, на плотность воды в порту отхода g= 1,016 т/м3
Грузовая шкала построена для плотности γ≠γи, то следует учесть поправку к средней осадке Т`ср, определённой по грузовой шкале, на плотность воды в порту прихода g= 1,025 т/м3
/> (1.8)
/> (1.8)
где g= 1,0 т/м3 – плотность, для которой построена грузовая шкала;
Т`ср = 2,91 м – средняя осадка по грузовой шкале при g = 1,0 т/м3;
δ = 0,835 – коэффициент полноты водоизмещения;
α= 0,863 – коэффициент полноты площади ватерлинии
где g= 1,0 т/м3 – плотность, для которой построена грузовая шкала;
Т`ср = 2,85 м – средняя осадка по грузовой шкале при g = 1,0 т/м3;
δ = 0,834 – коэффициент полноты водоизмещения;
α= 0,862 – коэффициент полноты площади ватерлинии
/>
/>
Tcp1 = 2,91 м – 0,034 м = 2,88 м
Tcp2 = 2,85 м – 0,069 м = 2,78 м
Для средней осадки Tcp1= 2,88 м из информации по остойчивости для капитана (приложение 1) определяем значение величин:
Xc1 = – 0,81 м – абсцисса центра величины;
Xf1 = -1,53 м – абсцисса центра тяжести площади ватерлинии;
Zc1 = 1,5 м – аппликата центра величины;
r1= 4,82 м – поперечный метацентрический радиус;
R1= 317 м – продольный метацентрический радиус;
Для средней осадки Tcp2=2,78 м из информации по остойчивости для капитана (приложение 1) определяем значение величин:
Xc2 = – 0,79 м – абсцисса центра величины;
Xf2 = -1,49 м – абсцисса центра тяжести площади ватерлинии;
Zc2 = 1,41 м – аппликата центра величины;
r2= 5,05 м – поперечный метацентрический радиус;
R2= 340 м – продольный метацентрический радиус;
Определяем момент, дифферентующий судно на 1 см по формуле:
/> (1.9)
где D – водоизмещение судна в грузу;
H – продольная метацентрическая высота;
L – расчетная длина судна (между перпендикулярами).
H1 = R1+Zc – Z g,
где Z g – аппликата центра тяжести.
H2 = R2+Zc – Z g,
где Z g – аппликата центра тяжести.
H1= 317 + 1,5 − 3,93 =314,5 м
H2= 340 + 1,41 − 3,98 =337,4 м
/>
/> Определение дифферента судна
На отход
На приход
/>
где Xg1 – абсциса центра тяжести судна.
/>
где Xg1 – абсциса центра тяжести судна.
/>
/>
Послезагрузки судно получило дифферент на нос. Рекомендуется иметь дифферент накорму в пределах от 0 до -0,5 м. Все судовые запасы находятся в кормoвойчасти судна, поэтому при движении судна расход судовых запасов приведёт кувеличению дифферента на нос. Кроме того, для уменьшения заливаемости судна придвижении на встречном волнении необходимо иметь дифферент на корму. Однаконеобходимо помнить, что для судов проекта 1557 осадка кормой не должнапревышать 4,1 м, иначе будет нарушено требование к высоте остаточногонадводного борта при затоплении машинного отделения. Полученные расчетыдифферента удовлетворяют требованию, поскольку дифферент для начала рейсасоставляет 0,23 м на корму.
Расчетпосадки и остойчивости судна на отход и приход выполняется по грузовой шкале икривым элементов теоретического чертежа и дублируется расчетами по диаграммеосадок носом и кормой.
Расчетпосадки судна по грузовой шкале и гидростатическим кривым представлен в таблице1.4
Таблица 1.4Наименование величины и формулы Обозначение Значение величины Отход Приход Водотоннажность (т) D
3493
3437 Абсцисса ЦТ судна (м) Xg (дополнение 1)
-1,468
-0,855 Плотность забортной воды Ρ (задание)
1,016
1,025 Осадка судна (м) T (дополнение 3)
2,88
2,78 Момент, дифф. Судно на 1 см (т/см) M1 (формула 1.9)
100
105,4 Абсцисса ЦВ судна (м) Xc (дополнение 1)
-0,81
-0,79 Абсцисса ЦТ площади ватерлинии (м) Xf (дополнение 1)
-1,53
-1,49 Аппликата поперечного метацентра (м) Zm* (дополнение 1)
6,32
6,46 Коэффициент общей полноты δ (дополнение 1)
0,835
0,834 Дифферент судна (м) d=[D∙(Xg − Xc)/M]/100
-0,23
-0,02 Осадка судна носом (м)
Tн = T – d (1/2 – Xf/L)
3,0
2,79 Осадка судна кормой (м)
Tк = T + d (1/2 + Xf/L)
2,77
2,77
* Zm = Zc + r
Длядальнейших расчетов принимаем значения величин, полученные при расчетах погрузовой шкале и кривым элементов теоретического чертежа.
2. Составлениегрузового плана судна. Расчет остойчивости судна. Составление диаграммстатической и динамической остойчивости судна
Расчетначальной метацентрической высоты производится по формуле:
h = Zm – Zg, (2.1)
где Zm – аппликата метацентра;
Zg – апликата центратяжести.
По формуле(2.1) произведем расчет начальной поперечной метацентрической высоты для началарейса и конца рейса:
с)Рассчитываем поперечную метацентрическую высоту:
h1= Zm – Zg1 = 6,32 – 3,93 = 2,39 м
h2= Zm – Zg2 = 6,46 – 3,98 = 2,48 м
Рассчитаемисправленную поперечную метацентрическую высоту:
h1,2 = Zc1,2 + p1,2 – Zg1,2 (м), (2.2)
где Zg1,2 = Z + Δmh, м
Δmh – поправка кметацентрической высоте на учет влияния свободных поверхностей (выбирается изприложения 2).
Таблица 2.1 –расчет параметров начальной остойчивости:Наименование величин Обозначение Формулы Значения отход Приход Водоизмещение D
3493
3437 Аппликата ЦТ судна
Zg
3,93
3,98 Аппликата поперечного метацентра
Zm
6,32
6,46 Неисправленная метацентрическая высота
h0
H0 = Zm − Zg
2,39
2,48 Поправка к метацентрической высоте на влияние свободных поверхностей Δh Δh = ΣΔmh/D
»0,1 Исправленная метацентрическая высота h
h = h0 – Δh
2,39
2,47
Проверкуостойчивости выполняем по материалам «информации по остойчивости судна» подопустимым метацентрическим высотам:
максимальноеплечо L> 0,2 м при Qmax = 30 град;
уголзаката Qзак> 60 град;
исправленнаяметацентрическая высота h > 0.15 м;
критерийпогоды ДО > 1;
уголкрена от действия постоянного ветра Q
критерийускорения ДО > 1.
Построениедиаграммы статической остойчивости
В «Информацииоб остойчивости судна для капитана» имеется универсальная диаграмма статическойостойчивости, предложенная профессором Г.Е. Павленко, т.е. она представляетсобой набор диаграмм статической остойчивости для различных водоизмещении суднав диапазоне от водоизмещения порожним до водоизмещения в полном грузу. Прииспользовании универсальной диаграммы плечи статической остойчивости l находятся непосредственнопо чертежу для значений D, h и Q. Диаграмма построена с учётом влияния свободной поверхностижидких грузов на остойчивость.
Исходнымиданными являются:
На отход: Водоизмещение судна D1=3493 т и поперечнаяметацентрическая высота с учётом поправки Dmh на влияние свободнойповерхности жидких грузов h1=2,39 м.
На приход: Водоизмещение судна D2=3437 т и поперечнаяметацентрическая высота с учётом поправки Dmh на влияние свободнойповерхности жидких грузов h1=2,47 м. Снятые плечи диаграммыстатической остойчивости по метацентрической высоте и водоизмещению заносим втаблицу 1.6.
Диаграммадинамической остойчивости является интегральной кривой по отношению к диаграмместатической остойчивости. Для построения диаграммы динамической остойчивости втаблице производим расчёт плеч диаграммы динамической остойчивости. Диаграммадинамической остойчивости является интегральной кривой по отношению к диаграмместатической остойчивости.
Таблица 2.2 –Расчет диаграмм статической и динамической остойчивостиРассчитываемая величина Значение расчетных величин
на отход Угол Q (град) 10 20 30 40 50 60 70
Плечо статической остойчивости l (м)
0,47
0,97
1,37
1,34
1,15
0,85
0,52
Σинт l 0,47 1,91 4,25 6,96 9,45 11,45 12,8
/>
0,04
0,17
0,37
0,6
0,82
1,0
1,1
на приход Угол Q (град) 10 20 30 40 50 60 70
Плечо статической остойчивости l (м)
0,47
0,99
1,49
1,37
1,15
0,83
0,5
Σинт l 0,47 1,93 4,35 7,15 9,67 11,65 12,98
/>
0,04
0,17
0,38
0,62
0,84
1,01
1,13
Строимдиаграммы статической и динамической остойчивостиПроверка остойчивости по критерию погоды
Остойчивостьсудна по критерию погоды считается достаточной, если при наихудшем, в отношенииостойчивости варианте нагрузки динамически приложенный кренящий момент отдавления ветра Mv равен или меньше опрокидывающего момента Мс, т.е. еслисоблюдается условие Mv
а) Определение кренящего момента от давления ветра.
Отход
Приход
Кренящий момент от давления ветра определяется по формуле:
Mv = 0,001Pv·Av·Z (3.1)
где Pv – давление ветра, кг/м2 или Па.
По «Расчёту парусности и обледенения» для судна проекта 1557 при осадке Тcр', используя данные информации по остойчивости для капитана, находим площадь парусности Av и аппликату центра парусности над действующей ватерлинией при осадке Тср, Z, Pv
при Тcр' = 2,88 м и Pv = 35,3 Па, Av = 586 м2, Z = 3,17 м,
при Тcр' = 2,78 м и Pv = 35,7 Па, Av = 593 м2, Z = 3,2 м,
Mv = 0,001· 35,3·586·3,17 = 65,57 тм
Mv = 0,001· 35,7·593·3,2 = 67,74 тм
б) Расчётамплитуды качки
Отход
Приход
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 = 18,9°
Q1r = 19°
Плечо опрокидывающего момента lc на отход и приход судна определяем по диаграмме динамической остойчивости.
Тогда опрокидывающий момент равен: Мс1 = D1 ∙ lc1 (3.3)
Мс1 = D1∙lc1 = 3360,1 ∙0,63 = 2116,86 тм
Мс2= D2∙ lc2= 3293,57 ∙0,64 = 2107,88 тм
Кроме этого по диаграмместатической и динамической остойчивости можно определить максимальныйдинамический угол крена Θmax дин, на который судно может накрениться подвоздействием динамического кренящего момента, не опрокидываясь. На диаграммединамической остойчивости этому углу соответствует абсцисса точки Т. Полученныерезультаты проверки остойчивости заносим в таблицу 3.2.
Таблица 3.2Наименование величин Обозначения и формулы Значения величин отход Приход Водоизмещение, (т) D
3493
3437 Осадка судна, (м) Тср
2,88
2,78
Площадь парусности (ЦП), (м2) Av (из информации)
586
593 Возвышение ЦП над ватерлинией, (м) Z (из информации)
3,17
3,2 Расчетное давление ветра, Па Pv (из таблиц правил)
35,3
35,7 Кренящий момент от ветра, (тм) Mv = 0,001 Pv·Av·Z
65,57
67,74 Амплитуда качки со скуловыми килями, (градусы)
Θ2r = k∙X1∙X2∙Y
Угол заливания, (градусы)
Θf (из диаграммы ост.)
65
65 Плечо опрокидывающего момента, (м) Lc (из диаграммы остойчивости)
0,63
0,64 Опрокидывающий момент, (т∙м) Mc = D∙Lc
2200
2199 Критерий погоды K = Mc/Mv
33,55
32,5 Кренящее плечо 1, (м)
Lw1 = 0.504∙Av∙Zv/(gD)
0,028
0,03 Кренящее плечо 2, (м)
Lw2 = 1.5Lw1
0,042
0,044 Период качки, (с)
T = 2cB/√h0
7,42
7,23 Инерционный коэффициент c=0.373+0.023B/T-0.043L/100
0,43
0,43 Коэффициент
R = 0.73+0.6 (Zg-T)/T
0,96
0,99 Угол крена от постоянного ветра, (градус)
Θ0
Угол входа палубы в воду, (градус)
Θd = arctg (2 (H – T)/B)
21,65
22,4 Критерий погоды по IMO K = b/a
3. Проверка продольной прочности корпуса
Дляопределения продольной прочности корпуса судна произведем расчет арифметическойсуммы масс дедвейта относительно миделя.
В таблице 4.1 представлен расчет суммы моментов масс дедвейтаотносительно миделя.
Проверкапродольной прочности представлена в таблице 4.2.
Таблица 4.1
/>
Таблица 4.2
/>
Числовойкоэффициент ko = 0,0182 при прогибе (Мсг
ko= 0,0205 при перегибе(Мсг>0)
Произведяпроверку продольной прочности судна на тихой воде, приходим к выводу, что:
|Моб| >Мдоп
Определение количества разнородногогенерального груза графическо-аналитическим способом при загрузке судна пр. 1557.Технология перевозки грузовВариант №1Обязательные грузы Факультативные грузы Наименование
УПО (ω, м3/т) Масса, т Наименование
УПО (ω, м3/т) Гвозди 0,8 480 Кирпич 1,1 Метал 0,5 310 Парфумерия 4,8 Кабель в барабанах 2,0 240
Определениеколичества разнородного генерального груза графо-аналитическим способомпоказано на графике
В результатепостроений на графике, добиваемся того, чтобы грузоподъемность игрузовместимость судна использовались оптимальным образом, т.е., чтобы быловзято в общем 3000 т. груза, который займет объем 4426 м3.