Расчет грузового плана проекта "Сормовский"

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

ТЕМА: «Рассчет грузового плана проекта 1557» Сормовский»»

1. Данные о рейсе

Транспортно-эксплуатационные характеристики 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 о парусности 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

Расчет ходового 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.

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 = 1,1·5,64·7,0 = 43,4т

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

Рм = 0.05·Рт, (1.3)

Рм = 0,05·43,4 = 2,15 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= 0,1·15·7,0 = 10,5 т

Для исключения влияния свободных поверхностей жидкости заполним бортовую цистерну пресной воды вместимостью 10,9 т полностью.

Итого судно на отход будет иметь 10,5 т пресной воды.

Сумму всех запасов найдем по формуле:

Рзн=Рт+Рм+Рв, (1.5)

Рзн = 43,4+2,15+10,5= 56,05т

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 = 10,9 – 10,5 = 0,4 т

Рзк = 10%·56,05 /100%+0,4 = 6,0т

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

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 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, м3;

S – площадь трюма, м2;

Р – масса груза, т;

ω – удельный погрузочный объем груза, м3/т;

hдн− 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

Определяем параметры 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.

После загрузки судно получило дифферент на нос. 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 удовлетворяют требованию, поскольку дифферент для начала рейса составляет 0,23 м на корму.

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

Таблица 1.4

Наименование 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

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

2. 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 = 6,32 – 3,93 = 2,39 м

h2= Zm – Zg2 = 6,46 – 3,98 = 2,48 м

Рассчитаем исправленную поперечную метацентрическую высоту:

h1,2 = Zc1,2 + p1,2 – Zg1,2 (м), (2.2)

где Zg1,2 = Z + Δmh, м

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

Таблица 2.1 – расчет параметров начальной остойчивости:

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	»0,1
Исправленная метацентрическая высота	h	h = h0 – Δh	2,39	2,47

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:

На отход: Водоизмещение судна D1=3493 т и поперечная метацентрическая высота с учётом поправки Dmh на влияние свободной поверхности жидких грузов h1=2,39 м.

На приход: Водоизмещение судна D2=3437 т и поперечная метацентрическая высота с учётом поправки Dmh на влияние свободной поверхности жидких грузов h1=2,47 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.

Таблица 2.2 – Расчет диаграмм статической и динамической остойчивости

Рассчитываемая величина	Значение расчетных величин
	на отход
Угол Q (град)	0	10	20	30	40	50	60	70
Плечо статической остойчивости l (м)	0	0,47	0,97	1,37	1,34	1,15	0,85	0,52
Σинт l	0	0,47	1,91	4,25	6,96	9,45	11,45	12,8
	0	0,04	0,17	0,37	0,6	0,82	1,0	1,1
	на приход
Угол Q (град)	0	10	20	30	40	50	60	70
Плечо статической остойчивости l (м)	0	0,47	0,99	1,49	1,37	1,15	0,83	0,5
Σинт l	0	0,47	1,93	4,35	7,15	9,67	11,65	12,98
	0	0,04	0,17	0,38	0,62	0,84	1,01	1,13

Строим диаграммы статической и динамической остойчивости

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 і 1,0.

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) Расчёт амплитуды 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 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

Наименование 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

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 (Мсг<0)

ko = 0,0205 при перегибе (Мсг>0)

Произведя проверку продольной прочности судна на тихой воде, приходим к выводу, что:

|Моб| > Мдоп

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

Вариант №1

Обязательные 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

Определение количества разнородного генерального груза графо-аналитическим способом показано на графике

В результате построений на графике, добиваемся того, чтобы грузоподъемность и грузовместимость судна использовались оптимальным образом, т.е., чтобы было взято в общем 3000 т. груза, который займет объем 4426 м3.