Составление грузового плана
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РФ ПО РЫБОЛОВСТВУ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСТЕТ»
Кафедра Управления судном и промышленного рыболовства
Курсовой проект
По дисциплине: «Технология перевозки грузов морем»
Тема: Составление грузового плана
Курсант Иванов И.И.
Группа
Преподаватель
Нормоконтролер
Мурманск
2012 г.
Оглавление
1. Техническое задание 4
2. Расчет чистой грузоподъемности 7
3. Расчет крепления палубного груза 10
4. Расчет факультативного груза 15
5. Расчет аппликаты центра тяжести разнородного груза 18
6. Расчет посадки и остойчивости при составлении грузового плана 21
7. Построение ДСО и графика плеч кренящего момента 27
8. Проверка общей продольной прочности 32
9. Построение ДСО, критерии погоды и ускорения 35
10. Вывод 41
Список литературы 43
Приложение 45
1 Техническое задание
1.1.Рассчитать морские качества судна на выход из порта погрузки и на приход в порт выгрузки, используя «Информацию об остойчивости капитана». Расчет сделать в соответствии с требованиями Морского регистра судоходства РФ.
Характеристики судна:
Длина расчетная (между перпендикулярами) L = 116 м
Ширина наибольшая по ГВЛ B = 19,2 м
Высота борта при миделе H= 10,4 м
Осадка на ровный киль по ЛГВЛ d0 = 7,5 м
Элементы подводного объема при осадке по ЛГВЛ:
Водоизмещение объемное V=11260 м2
Водоизмещение (р= 1,025 т/м3) D0= 11550 т
Коэффициент общей полноты б = 0,674
Коэффициент полноты площади ватерлинии = 0,752
Коэффициент полноты площади миделя = 0,970
Водоизмещение порожнего судна Dп = 4585 т
(с командой, провизией и снабжением)
Условный максимальный дедвейт DW= 7015 т
(без команды, провизии и снабжения)
Площадь боковой парусности при осадке по ЛГВЛ: Sпо = 985 м2
Абсцисса центра парусности при осадке по ЛГВЛ: Хпо = 15,0 м
Аппликата ц.т. порожнего судна Zgп = 8,22 м
Груз :
зерно 1200 т УПО = з3 = 1,25 м3/т (3-й трюм).
зерно 1000 т УПО = з4 = 1,30 м3/т (4-й трюм).
Обязательный груз:
Олифа – Ролифа= 700 т УПО – олифа = 1,75 м3/т
Олово – Ролово = 600 т УПО – олово = 0,25 м3/т
Факультативный груз:
Ткань – Рткань УПО – ткань = 3,03 м3/т
Проволока – Рпров УПО – пров = 0,70 м3/т
Палубный груз: - Рпалуба=35 т; V = 4х4х4 м = 64 м3
Порт погрузки: Мурманск (Россия).
Порт выгрузки: Стамбул(Турция).
1.2. Судно следует через Кольский залив в Баренцево море. Затем в Норвежское море вдоль побережья Норвегии, далее в Северное море. Затем через проливы Па-де-Кале и Ла-Манш – в Бискайский залив. После этого через Гибралтарский пролив в Средиземное море и затем через пролив Босфор в п. Стамбул.
Узкости и их протяженность:
- Кольский залив = 37 мм;
- пролив Па-де-Кале = 20 мм;
- Пролив Ла-Манш = 312 мм;
- Гибралтарский пролив = 32 мм;
- Пролив Босфор =16 мм.
Sуз = 417 мм.
2 Расчет чистой грузоподъемности
2.1. Расчет расстояния на переход
Используя «Таблицы морских расстояний» находим расстояние между портами:
Lп = 4689 морских мили.
2.2. Находим ходовое время по формуле:
tх = (S-Sуз) / (24 * Vгр) + (Sуз / (24 * Vуз)) (2.1)
где Vгр – скорость судна в грузу
Vгр = 13,5 узлов
Sуз – протяженность узкостей
Vуз – скорость в узкостях
Vуз = 7,0 узлов
tх = (4689 - 417) / (24 * 13,5) + (417 / (24*7,0)) = 4272 / 324 + 417 / 168 = 13,18+ 2,48 = 15,66 = 16 суток.
2.3. Рассчитываем запасы на рейс
Исходя из полученного времени, рассчитываем количество топлива, воды и провизии на рейс:
Рт = Кшт qxт tх (2.2)
Pв = Кшт qxв tх
где qxт, qxв – суточный расход топлива и воды на ходу, т/сут;
Кшт – штормовой запас
Кшт = 1,2
qxт = 21,5 т/сут Рт = 1,2 * 21,5 * 16 = 412,8 т
qxв = 6,0 т/сут Pв = 1,2 * 6,0 * 16 = 115,2 т
Мзап = Рт + Pв = 412,8 + 115,2 = 528,0 т
2.4. Рассчитываем чистую грузоподъемность
ч = w – Мзап (2.3)
где ч – чистая грузоподъемность; w = 7015т – дедвейт
ч = 7015 – 528 = 6487,0 т
Принимаем чистую грузоподъемность ч =6487 т.
3 Расчет крепления палубного груза
3.1 Для расчета креплений палубного груза используются гибкие средства крепления: стальные тросы, цепи, проволока, такелажные скобы, талрепы. В нашем случае будем использовать скобы, талрепы, зажимы и стальные тросы.
Гибкие крепления должны удовлетворять условию:
Qн = qFнmax, (3.1)
где Qн – разрывное усилие найтова;
q – коэффициент запаса прочности для стального троса(q = 3, если груз установлен на верхней открытой палубе);
Fнmax – наибольшее растягивающее усилие от бортовой или килевой качки.
Поскольку груз закреплён на палубе и троса натянуты под углом 30 к палубе, Fнmax найдём по формуле:
Fнmax = Fy/cos30. (3.2)
Составляющая Fy есть сумма сил, действующих на палубный груз:
Fy = Py + Py' + Py'', (3.3)
где Py – сила, действующая на груз при качке ( = 30);
Py' – сила давления на боковую поверхность груза;
Py'' – усилие от удара волн (гидравлические удары волн).
Py найдём по формуле:
Py = 0,5m[9,8 + (39,5(z + r0)/T12)] (3.4)
Z - расстояние от главной поалубы до ц.т. судна:
z = 5+ 0,5hгр (3.5)
Зная, что hгр = 4 м, получим:
z = 5 + 0,5 * 4 = 5 + 2= 7,0 м
r0 – полувысота волны:
r0 = (1/4)hгр (3.6)
r0 = 4/4 = 1,0 м
Период качки T1 выразим из формулы метацентрической высоты судна
h0 = (KB/T1) 2:
T1 = КВ/ h0 (3.7)
Зная, что B = 19,2 м, К = 0,78 (для нашего судна) и h0 = 1,6 м, получим:
T1 = 0,78*19,2/1,6 = 11,8 с.
Зная r0 = 1,0 м, z = 7,0 м, T1 = 11,8 с, и m = 35 т, найдём Py:
Py = 0,5*35*[9,8 + (39,5*(7 + 1)/11,82)] = 211,2 кН
Найдём Py' по формуле:
Py' = 1,5 * Sy (3.8)
где Sy = hгр2 – площадь подветренной стороны груза.
Получаем:
Py' = 1,5 * 42 = 24 кН
Py'' найдём по формуле:
Py'' = p * S'y, (3.9)
где S'y – половина площади подветренной стороны груза:
S'y = Sy /2, (3.10)
S'y = 16 /2 = 8 м2
p – сила удара волны, которая зависит от высоты заливания hв:
hв = hгр /2 (3.11)
hв = 4/2 = 2 м
При hв = 2 м, p = 17,6 кН/м. Зная S'y = 8 м2 находим Py''.
Py'' = 17,6 * 8 = 140,8 кН
Найдём Fy по формуле (9.3):
Fy = Py + Py' + Py'' = 211,2 + 24 + 140,8 = 376,0 кН
Найдём Fнmax по формуле (3.2):
Fнmax = 376,0/cos30 = 434,2 кН
Для подбора тросов, скоб, зажимов и талрепов найдём Qн по формуле (3.1):
Qн = qFнmax = 3*434,2 = 1302,6 кН
3.2. Исходя из полученных данных о разрывных усилиях найтова подходящие гибкие крепления по правилам 4-М.
3.2.1 Талрепы.
Берём 8 талрепа. Тогда каждый из выбранных талрепов должен иметь допустимую нагрузку не менее полученного разрывного усилия.
Qн тал = 1302,6/8 = 162,83 кН
По таблице 13.3 выбираем талрепы:
Талреп 200-ОС-ВВ. Допустимая нагрузка 200 кН(20 тс). Основные размеры:
B = 150 мм, b = 68 мм, d = 60 мм, Lmax = 1247 мм, Lmin = 939 мм, L2 = 1239 мм,
l = 120,0 мм.
3.2.2 Канаты.
Берём 8 канатов. Тогда каждый из выбранных канатов должен иметь разрывное усилие не менее полученного разрывного усилия.
Qн трос = 1302,6/8 = 162,83 кН
По таблице 13.1 выбираем канаты:
Канат типа ТЛК-О. Маркировочная группа 1666 МПа (170 кгс/мм2). Разрывное усилие не менее 376500 Н. Основные параметры: диаметр каната dk = 27 мм.
3.2.3 Скобы.
Берём 16 скоб для 8 канатов. Тогда каждая выбранная скоба должна иметь допустимую нагрузку не менее полученной допустимой нагрузки.
Qн скоба = 1302,6/16 = 81,4 кН
По таблице 13.2 выбираем скобы:
Скоба СА-100. Допускаемая нагрузка 100 кН(10 тс). Основные размеры:
L = 268 мм, D = 130 мм, Hl = 362 мм, B = 90 мм, dl = 72 мм.
3.2.4 Зажимы тросовые.
Берём 16 зажима для 8 канатов. Тогда каждый зажим должен соответствовать диаметру каната dk.
По таблице 13.4 выбираем зажимы:
Зажим марки 28. Диаметр каната dk = 25-28 мм. Основные размеры: А = 50 мм,
В = 42 мм, L = 86 мм, H = 110 мм, В = 30 мм, dl = М20, h = 35 мм.
4 Расчет факультативного груза
4.1. Определяем количество факультативного груза
Рф = ч – Роб (4.1)
где Роб – вес обязательного груза
Роб = Ролифа + Ролово + Рз + Pпалуб. (4.2)
где Ролифа – вес перевозимой олифы;
Ролово – вес перевозимого олова;
Рз – вес перевозимого зерна;
Роб = 700 + 600 + 1200 + 1000 + 35 = 3535 т
Рф = 6487 – 3535 = 2952 т
4.2. Определяем объем обязательного груза:
Vоб = * Роб (4.3)
V1об = олифа * Роб1 = 1,75 * 700 = 1225 м
V2об = олово * Роб2 = 0,25 * 600 = 150 м
Vоб = V1об + V2об (4.4)
Vоб = 1225 + 150 = 1375 м
4.3. Определяем объем трюмов для факультативного груза
Vф = V – Vоб (4.5)
где V – суммарный объем трюмов №1, №2, №5
V = V1 + V2 + V5
Где V1 – объем трюма №1 V1 = 1600 м;
V2 – объем трюма №2 V2 = 2400 м;
V5 – объем трюма №5 V5 = 2560 м;
V = 1600 + 2400 + 2560 = 6560 м;
VФ = 6560 – 1375 = 5185 м;
4.4. Определяем вес факультативного груза:
Рф = Рткань + Рпров (4.6)
Vф = ткань * Рткань + пров * Рпров (4.7)
Для полного и рационального использования грузоподъемности и грузовместимости судна решаем данную систему уравнений:
2952 = Рткань + Рпров
5185 = 3,03* Рткань + 0,70 * Рпров
Получаем:
Вес ткани – Рткань = 1338,5 т;
Вес проволоки – Рпров = 1613,5 т;
Vткань = 4055,6 м;
Vпров = 1129,4 м.
5 Расчет аппликаты центра тяжести разнородного груза.
Трюм №1
Олово Олифа Ткань
олово = 0,25 м/т; олифа = 1,75 м/т; ткань = 3,03 м/т;
Ролово = 600 т; Ролифа = 700 т; Рткань = 74,2 т;
Vолово = 150 м; Vолифа = 1225 м; Vткань = 225 м;
Zолово = 1,8 м; Zолифа = 4,5 м; Zткань = 8,3 м.
Объем трюма №1 = 1600 м;
Аппликата ЦТ разнородного груза в трюме №1 находится по формуле:
Z1 = (Ролово *Zолово + Ролифа* Zолифа + Рткань* Zткань) / (Ролово + Ролифа + Рткань) (5.1)
Z1 = (600 * 1,8 + 700 * 4,5 + 74,2 * 8,3) / (600 + 700 + 74,2) = 3,53 м.
Трюм №2
Ткань
ткань = 3,03 м/т;
Рткань = 792,1 т;
Vткань = 2400 м;
Zткань = 4,5 м;
Объем трюма №2 = 2400 м.
Аппликата ЦТ ткани в трюме №2 Z2 = 4,5 м;
Трюм №5
Проволока Ткань
пров = 0,70 м/т; ткань = 3,03 м/т;
Рпров = 1613,5 т; Рткань = 472,2 т;
Vпров = 1129,4 м; Vткань = 1430,6 м;
Zпров = 3,2 м; Zткань = 5,1 м;
Объем трюма №5 = 2560 м.
Аппликата ЦТ разнородного груза в трюме №5 находится по формуле:
Z5 = (Рпров * Zпров + Рткань * Zткань) / (Рпров + Рткань) (5.2)
Z5 = (1613,5 * 3,2 + 472,2 * 5,1) / (1129,4 + 472,2) = 4,73 м.
6 Расчет посадки, остойчивости к составлению грузового плана.
Судно в полном грузу со 100% запасов.
6.1. Распределяем генеральный груз по трюмам с таким расчетом, чтобы обеспечить продольную прочность судна и дифферент наиболее близкий к оптимальному d= -0,5 -1,0 м на корму. Объем, занимаемый принятым грузом, в каждом трюме определяется по формуле:
V = P (6.1)
где – удельный погрузочный объем груза, м/т, Р – вес груза, т
Распределение груза показано в табл.№1
Таблица 1 - Распределение грузов
|
№ п/п
|
Принятый груз
|
P,т
|
,м/т
|
V = P
|
|
1
|
Олифа
|
700
|
0,34
|
170
|
|
2
|
Олово
|
600
|
1,98
|
1386
|
|
3
|
Ткань
|
1338,5
|
1,27
|
4017
|
|
4
|
Проволока
|
1613,5
|
2,55
|
987
|
|
5
|
Трюм №3 (зерно)
|
1200
|
1,25
|
1250
|
|
6
|
Трюм №4 (зерно)
|
1000
|
1,35
|
1485
|
|
7
|
Палубный груз
|
35
|
-
|
64
|
|
|
Всего
|
6487
|
|
|
Координаты центра тяжести (ЦТ) генерального груза в трюмах №1,2,5 определяем по чертежу размещения грузов (Приложение 2) в зависимости от объема груза в каждом трюме
Трюм № 1 при V = 1600 м Z = 3,53 м, X = 44,0 м;
Трюм № 2 при V = 2400 м Z = 4,5 м, X = 26 м;
Трюм № 5 при V = 2560 м Z = 4,73 м, X = -16м;
Палубный груз: V=64 м; Z = 12,5 м; Х = -10 м.
Абсцисса Х ЦТ зерна в трюмах даны на стр 5 М9, а аппликата Z находится по графику Приложение 1 в зависимости от объема зерна в каждом трюме:
Трюм №3 при V = 1200 м Z = 3,70 м Х = 12м;
Трюм №4 при V = 1000 м Z = 3,20 м X = -2м;
Найденные координаты (X, Z) ЦТ груза в трюмах заносим в таблицу 2.
Поправочный момент для перехода к плоскости отсчета (Z0 = 6,0м)
Мz =11570,00 * 6 = 69420,00 тм;
Исправленный момент М0z = Мz - Мz = 66044,72- 69420,00 = -3375,28 тм;
Таблица 2 - Суда в полном грузу с 100% запасов
|
Статья нагрузки
|
Р, т
|
Х, м
|
Z,м
|
Мх, тм
|
Мz, тм
|
|
1. Судно порожнем
|
4500
|
-10,10
|
8,23
|
-45248,00
|
36870,40
|
|
2. Команда, снабжение, провизия
|
55
|
-51,50
|
9,25
|
-2832,50
|
508,75
|
|
3. Трюм №1
|
1374,2
|
44,0
|
3,53
|
60464,80
|
4850,90
|
|
Трюм №2
|
792,1
|
26,00
|
4,5
|
20594,60
|
3564,45
|
|
Трюм №3 (зерно)
|
1200
|
12,00
|
3,70
|
14400,00
|
4440,00
|
|
Трюм №4 (зерно)
|
1000
|
-2,00
|
3,20
|
-2000,00
|
3200,00
|
|
Трюм №5
|
2085,7
|
-16,00
|
4,73
|
-33371,20
|
9865,36
|
|
Палубный груз
|
35
|
-10,0
|
12,5
|
-350,00
|
437,5
|
|
Итого п.3
|
6487
|
9,21
|
4,06
|
59745,27
|
26337,22
|
|
4. Судовые запасы
|
528
|
-29,40
|
4,37
|
-15523,2
|
2307,36
|
|
5.Судно без балласта
|
11570
|
0,58
|
6,20
|
-3866,10
|
66044,72
|
По данным табл.2 рассчитываем координаты ЦТ судна без балласта
Xg = Мхi / Pi = -3866,10 / 11570,00 = -0,33 м;
Zg = Мzi / Pi = 66044,72/ 11570,00= 5,71 м;
6.2. Проверяем дифферент судна по формуле
d = (* (Xg – Xс)) / М (6.2)
где - весовое водоизмещение судна, т;
Xg – абсцисса ЦТ судна, м
Xс – абсцисса центра величины судна, м;
М – момент, дифферентующий судно на 1м, тм/м;
Значения Хс и М определяется по кривой элементов теоретического чертежа (Приложение 3) при = 11570,00 имеем: Xс = 0,66 м, М = 12750 тм/м
Дифферент судна в полном грузу со 100% запасов без балласта:
d = (11570,00* (-0,33 - 0,66)) / 12750 = -0,90 м
Знак «минус» означает, что дифферент на корму. Так как -0,5 < d = -0,9 < -1,0 м, то дифферент судна находится в допустимых пределах, т.е. судно дифферентовано без балласта.
6.3. Определяем среднюю осадку и начальную остойчивость.
Для весового водоизмещения судна = 11570,00 т с кривых элементов теоретического чертежа (Приложение 3) снимаем: среднюю осадку судна Т = 7,5 м и аппликату метацентра Zм = 7,30 м.
Так как критерием остойчивости является метацентрическая высота hо > 0, то определяем метацентрическую высоту по формуле:
hо = Zм – Zg = 7,30 – 5,71 = 1,59 м.
6.4. Проверяем остойчивость судна по предельному моменту (без учета смещения зерна).
Предельный момент (Мz)пред при определении по диаграмме предельных моментов (Приложение 4) при = 11570,00: (М)пред = 20000 тм.
Момент относительно плоскости отсчета Мz = -3375,28 тм.
Так как Мz = -3375,28 тм < (Мz) пред = 20000 тм, то судно остойчиво.
Судно в полном грузу с 10% запасов
6.5 Весовая нагрузка судна в полном грузу с 10% запасов представлена в табл.3
Таблица 3 - Весовая нагрузка судна в полном грузу с 10% запасов
|
Статьи нагрузки
|
Р,т
|
Х,м
|
Z,м
|
Мх,тм
|
Мz,тм
|
|
1. Судно порожнем
|
4500
|
-10,10
|
8,23
|
-45248,00
|
36870,40
|
|
2. Команда, снабжение,
|
55
|
-51,50
|
9,25
|
-2832,50
|
508,75
|
|
Итого п.3
|
6487
|
9,21
|
4,06
|
59745,27
|
26337,22
|
|
4. Судовые запасы 10%
|
52,8
|
-29,40
|
4,37
|
-1552,32
|
230,74
|
|
5.Судно без балласта
|
11094,8
|
0,91
|
5,76
|
10112,45
|
63947,11
|
|
6. Балласт
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
7. Судно с балластом
|
11094,8
|
0,91
|
5,76
|
10112,45
|
63947,11
|
Поправочный момент для перехода к плоскости отсчета (Zo = 6,0м)
Мz = 11094,8 * 6 = 66568,8тм
Исправленный момент Мz = Мz - Мz = 63947,11 - 66568,8 = -2621,69 тм
Координаты ЦТ судна без балласта
Xg = Мхi / Pi = 10112,45 / 11094,8= 0,91 м
Zg = Мzi / Pi = 63947,11 / 11094,8 = 5,76 м
6.6 Дифферент судна в полном грузу с 10% запасов без балласта:
d = (*(Xg – Xc)) / М
Значения Хс и М определяется по кривой элементов теоретического чертежа (Приложение 3) при = 11094,8 т имеем: Xc = 0,8, М = 12550 тм/м
d = (11094,8 * (0,91 – 0,9)) / 12550 = 0,01 м;
Судно не имеет оптимального дифферента и нуждается в приеме дополнительного балласта.
6.7 Расчет принятого балласта
Для изменения дифферента судна принимаем балласт в цистерну ахтерпик
№ 46: М = 11320 тм; Х= - 56,6 м.
Мх бал= М*(d- d0) = 11320*(0,01-0,7) = - 7810,8 тм
Весовая нагрузка судна в полном грузу с использованием балласта представлена в табл.4
Таблица 4- Весовая нагрузка судна в полном грузу с 10% запасов с балластом
|
Статьи нагрузки
|
Р,т
|
Х,м
|
Z,м
|
Мх,тм
|
Мz,тм
|
|
1. Судно порожнем
|
4500
|
-10,10
|
8,23
|
-45248,00
|
36870,40
|
|
2. Команда, снабжение,
|
55
|
-51,50
|
9,25
|
-2832,50
|
508,75
|
|
Итого п.3
|
6487
|
9,21
|
4,06
|
59745,27
|
26337,22
|
|
4. Судовые запасы 10%
|
52,8
|
-29,40
|
4,37
|
-1552,32
|
230,74
|
|
5.Судно без балласта
|
11094,8
|
0,91
|
5,76
|
10112,45
|
63947,11
|
|
6. Балласт
|
138,0
|
-56,6
|
7,64
|
-7810,80
|
1054,32
|
|
7. Судно с балластом
|
11144,8
|
0,21
|
5,83
|
2301,65
|
65001,42
|
Поправочный момент для перехода к плоскости отсчета (Zo = 6,0м)
Мz = 11144,8* 6 = 66868,8тм
Исправленный момент Мz = Мz - Мz = 65001,42 - 66868,8 = -1867,4 тм
Координаты ЦТ судна с балластом
Xg = Мхi / Pi = 2301,65/ 11144,8= 0,21 м
Zg = Мzi / Pi = 65001,42/ 11144,8= 5,83м
6.8 Дифферент судна в полном грузу с 10% запасов без балласта:
d = (*(Xg – Xc)) / М
Значения Хс и М определяется по кривой элементов теоретического чертежа (Приложение 3) при = 11144,8 т имеем: Xc = 1,0, М = 11480 тм/м
d = (11144,8 * (0,21– 1,0)) / 11480 = -0,77 м;
Проверяем остойчивость судна по предельному моменту (без учета смещения зерна). Предельный момент (М)пред при определении по диаграмме предельных моментов (Приложение 4) при = 11144,8 т: (М)пред = 18500 тм.
Момент относительно плоскости отсчета Мz = -1393,7 тм
Так как Мz = -1867,4 тм < (М)пред = 18500 тм, то судно остойчиво.
7 Построение ДСО, ДДО и графика плеч кренящего момента.
7.1. Диаграмму статической остойчивости судна в полном грузу с 10% запасов с учетом вертикальной составляющей момента Mgz от смещения зерна строим с использованием универсальной диаграммы остойчивости (Приложение 5). При этом начальную метацентрическую высоту h судна находим по формуле:
h = Zм – Zg – (1/) * [Mж + Mgz * (1/3 + 1/4)] (7.1)
где Mж = 350 – поправка на влияние свободных поверхностей жидких грузов, тм
3, 4 – удельный погрузочный объем зерна в трюмах №3 и №4.
Значение аппликаты метацентра Zм снимаем с кривых элементов теоретического чертежа (Приложение 3) для найденного водоизмещения судна в полном грузу с 10% запасов, а значение аппликаты ЦТ судна Zg берем из таблицы весовой нагрузки (табл. 3). Для =11094,8 т, Zм = 7,73 м, Zg = 5,76 м. При Mgz = 224 (из методических указаний), 3 = 1,25, 4 = 1,30, метацентрическая высота судна:
h = 7,73 – 5,76 - (1/11094,8) * [350 + 224*(1/1,25 + 1/1,30)] = 1,5 м
На универсальной диаграмме (Приложение 5) через точку на правой вертикальной шкале соответствующей h=1,5 м из начала координат проводим прямую линию. Расстояние по вертикали между этой прямой и кривой соответствующего водоизмещению судна равно плечам статической остойчивости для данного состояния нагрузки. Плечо статической остойчивости снимаем с универсальной диаграммы для водоизмещений 1=11000 т и 2=12000 т. Расчет плеча остойчивости с использованием универсальной диаграммы остойчивости производим в табличной форме (табл.4)
Таблица 4 - Расчет плеч остойчивости
|
|
L,м
|
|
0
|
0
|
|
10
|
0,29
|
|
20
|
0,59
|
|
30
|
0,95
|
|
40
|
1,25
|
|
50
|
1,36
|
|
60
|
1,26
|
|
70
|
1,02
|
|
80
|
0,41
|
По найденному плечу L строим диаграмму статической остойчивости (рис.1)
Рисунок 1 – Диаграмма статической остойчивости с 10% запасов
7.2. Диаграмму статической остойчивости судна в полном грузу со 100% запасов с учетом вертикальной составляющей момента Mgz от смещения зерна строим с использованием универсальной диаграммы остойчивости (Приложение 5).
Значение аппликаты метацентра Zм снимаем с кривых элементов теоретического чертежа (Приложение 3) для найденного водоизмещения судна в полном грузу с
100% запасов, а значение аппликаты ЦТ судна Zg берем из таблицы весовой
нагрузки (табл.2).
Для = 11570,00 т , Zм = 7,90 м, Zg = 6,20 м. При Mgz = 224 (из методических указаний), 3 = 1,25, 4 = 1,30, метацентрическая высота судна:
h = 7,90 - 6,20 - (1/11570,00) * [350+224*( 1/1,25 + 1/1,30)] = 1,63 м
На универсальной диаграмме (Приложение 5) через точку на правой вертикальной шкале соответствующей h=1,63 м из начала координат проводим прямую линию.
Расстояние по вертикали между этой прямой и кривой соответствующего водоизмещению судна равно плечам статической остойчивости для данного состояния нагрузки. Плечо статической остойчивости снимаем с универсальной диаграммы для водоизмещений 1=11000т и 2=12000т. Расчет плеча остойчивости с использованием универсальной диаграммы остойчивости производим в табличной форме (табл.5)
Таблица 5 - Расчет плеч остойчивости
|
|
L,м
|
|
0
|
0
|
|
10
|
0,31
|
|
20
|
0,62
|
|
30
|
0,99
|
|
40
|
1,28
|
|
50
|
1,38
|
|
60
|
1,29
|
|
70
|
1,04
|
|
80
|
0,53
|
По найденному плечу L строим диаграмму статической остойчивости (рис.2)
Рисунок 2 – Диаграмма статической остойчивости со 100% запасов
8 Проверка общей продольной прочности.
8.1. Судно в полном грузу со 100% запасов.
Расчет дедвейта и составляющей изгибающего момента Мз от грузов, входящих в дедвейт выполнен в таблице 6.
Моменты |РХ| для трюма №4 рассчитаны по формуле:
|РХ| = (Р4 / 2L) * (Lн + Lк) = [1000 /(2 * 14)]*(5 + 9) = 3785,7 тм (8.1)
Таблица 6 - Расчет дедвейта и составляющей изгибающего момента Мз
|
Веса, входящие в дедвейт
|
Р, т
|
|X|, м
|
|Px|, тм
|
|
Команда, снабжение, провизия
|
55
|
51,5
|
2832,50
|
|
Балласт
|
-
|
-
|
-
|
|
Судовые запасы 100%
|
528
|
29,40
|
15523,20
|
|
Трюм №1
|
1374,2
|
44,0
|
60464,80
|
|
Трюм №2
|
792,1
|
26,00
|
20594,60
|
|
Трюм №3 (зерно)
|
1200
|
12,00
|
14400,00
|
|
Трюм №4 (зерно)
|
1000
|
2,00
|
2000,00
|
|
Трюм №5
|
2085,7
|
16,00
|
33371,20
|
|
Палубный груз
|
35
|
10,0
|
350,00
|
|
Итого
|
7070
|
|
147536,10
|
|
Мз = 0,5 |PX|
|
|
|
73768,05
|
В результате расчета получено: Dw = 7070 т, Мз = 20691,3 тм
Нанесение соответствующей точки А на диаграмму контроля общей прочности (Приложение 6) показывает, что существует опасность при разгрузке судна на рейде.
8.2. Судно после выгрузки зерна с трюмов №3, №4 и с 10% запасов.
Расчет дедвейта и составляющей изгибающего момента Мз от грузов, входящих в дедвейт выполнен в таблице 7.
Таблица 7 - Расчет дедвейта и составляющей изгибающего момента Мз
|
,
|
Р,т
|
|X|,м
|
|Px|,тм
|
|
Команда, снабжение, провизия
|
55
|
51,5
|
2832,50
|
|
Балласт
|
-
|
-
|
-
|
|
Судовые запасы 10%
|
52,8
|
29,40
|
1552,32
|
|
Трюм №1
|
1374,2
|
44,0
|
60464,80
|
|
Трюм №2
|
792,1
|
26,00
|
20594,60
|
|
Трюм №5
|
2085,7
|
16,00
|
33371,20
|
|
|
Продолжение таблицы 7
|
|
Палубный груз
|
35
|
10,0
|
350,00
|
|
Итого
|
4394,8
|
|
118865,42
|
|
Мз = 0,5|PX|
|
|
|
59432,71
|
В результате расчета получено: Dw = 4394,8 т, Мз = 21476,69 тм
Нанесение соответствующий точки В на диаграмму контроля общей прочности (Приложение 6) показывает, что в рассматриваемом случае имеется опасность – перегиб на волне.
9 Построение ДДО и проверка судна на критерий погоды и критерий ускорения.
9.1. Судно в полном грузу со 100% запасов
= 11570,00 т, Т = 7,6 м, Zм = 7,90 м,
Zg = 6,20 м, ho = 1,63 м.
9.2. Проверка удовлетворения критерию погоды.
Судно удовлетворяет критерию погоды, если:
K = a/b 1
Для этого необходимо найти амплитуду качки Q, которая определяется:
Q = 109 * K * X1 * X2 * r * S (9.1)
K = 0,88.
Множитель X1 определяется по таблице 2.1.5.1-2 РМРС. Аргументом входа в таблицу является значение B/d = 19,2/7,6 = 2,53;
X1 = 1.
Множитель X2 определяется по таблице 2.1.5.1-3 РМРС. Аргументом входа в таблицу является значение коэффициента общей полноты, который определяется по формуле:
Св=(D/1,025) / (L * B * T) (9.2)
Св = 0,67
X2 = 0,97
Величина r определяется по формуле:
r = 0,73 + 0,6(Zg - d)/d (9.3)
r = 0, 619
Коэффициент S определяется в зависимости от величины T= 2*B * (0,373 + 0,023*B/d – 0,043*L/100)/ h
T = 9,71
Следовательно, S = 0,1
Находим Q1r = 23,1
Q2r = 50
Определяем значение плеча кренящего момента от давления ветра
Lw1 = (pv * Av * Zv) / (100 * g * ) (9.4)
pv = 504 по таблице РМРС
Av= 985 м
Zv = 5 м – аппликата центра парусности
Lw1= 0,22
Lw1= 1,5 * Lw2
Lw2= 0, 33
По ДСО для судна со 100% запасов строим график, по которому будем рассчитывать площади a и b.
Таблица 8.
|
|
0
|
10
|
20
|
30
|
40
|
50
|
60
|
70
|
80
|
|
Lg
|
0
|
0,31
|
0,62
|
0,99
|
1,28
|
1,38
|
1,29
|
1,04
|
0,53
|
По найденным плечам строим график и откладываем на нем найденные данные.
Т.к. площадь b>a, то К=b/a > 1, следовательно, судно удовлетворяет критерию погоды.
9.3 Необходимо проверить критерий ускорения
Судно удовлетворяет критерию ускорения, если:
К* = 0,3/Арасч 1
Арасч = 0,0105*( h0/c*c*B)*K* Q1r (9.5)
K = 1,02
с = 0,373 + 0,023*B/d – 0,043*L/100 (9.6)
с = 0,381
Арасч =0,1
К*=0,3/0,1 = 3, что удовлетворяет критерию ускорения.
9.4. Выполнение проверки остойчивости при смещении зерна.
9.4.1. Необходимо проверить, удовлетворяет ли остойчивость определённым критериям при смещении зерна в трюмах № 3 и № 4.
Начальная остойчивсть судна при смещении зерна будет:
hиспр = h – (Mgz / (Dn + Dw))*(1/3 + 1/4) (9.7)
Принимая значения h = 0,9 м (порт отхода), Mgz = 224 тм (из методических указаний), 3 = 1,25, 4 = 1,30, Dn = 4500, Dw = 11570 метацентрическая высота судна:
hиспр = 1,63 – (224 / (4500 + 11570))*(1/1,25 + 1/1,30) = 1,62 м.
9.4.2. Построим диаграмму статической остойчивости (см. Рис. 3) с помощью интерполяционных кривых универсальной диаграммы остойчивости (Приложение 5).
|
|
L,м
|
|
0
|
0
|
|
10
|
0,31
|
|
20
|
0,62
|
|
30
|
0,99
|
|
40
|
1,28
|
|
50
|
1,38
|
|
60
|
1,29
|
|
70
|
1,04
|
|
80
|
0,53
|
9.4.3. Плечи кренящего момента определяются согласно формулам (9.8) и (9.9):
lg0 = (Mgy / (Dn + Dw))*(1/3 + 1/4) (9.8)
lg40 =0,8* lg0 (9.9)
Принимая значения Mgy = 963 тм (из методических указаний), 3 = 1,25,
4 = 1,30, Dn = 4500, Dw = 11570 получим:
lg0 = (963 / (4500 + 11570))*(1/1,25 + 1/1,30) = 0,09 м.
lg40 =0,8* 0,09 = 0,07 м.
Угол крена от смещения зерна вычисляется по диаграмме остойчивости:
gs = 4 < 12
Минимальная остаточная площадь ДСО определяется углом крена 40.
Расчет остаточной площади ДСО по правилу трапеций определяется согласно таблице 8.
Таблица 8 – Интегрирование остаточной площади ДСО
|
Ординаты диаграммы
|
Сумма
|
Поправка
|
Исправленная сумма
|
|
0
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
|
|
|
|
0
|
0,3
|
0,16
|
0,22
|
0,39
|
0,50
|
0,62
|
2,19
|
-0,32
|
1,87
|
Интервал интегрирования:
= (40 - 4,0) / 6 =6 = 0,1 рад.
Остаточная площадь диаграммы:
Lgr = 1,87 * 0,1 = 0,187 > 0,075 м рад,
что удовлетворяет критериям при смещении зерна в трюмах.
10 Вывод
Произведя все необходимые расчёты по расчётам критерия остойчивости, продольной прочности и запаса плавучести на весь период рейса, а также, выполнив все необходимые операции по креплению груза, делаем вывод, что наше судно готово к эксплуатации.
В ходе выполнения работы произведен:
- расчет количество факультативных грузов
- выполнено распределение грузов по трюмам с учетом физико-химических свойств и с учетом оптимального дифферента судна D = - 0,59.
- выполнен расчет критерий погоды с учетом амплитуды качки (к = 11,74).
- сделаны выводы о соответствии остойчивости судна для данной загрузки судна с требованиями Регистра.
- произведен расчет количество необходимого балласта для получения оптимального дифферента судна.
- произведен расчет остойчивости судна с учетом смещения зерна.
- выполнен расчет прочности корпуса судна с учетом загрузки судна.
- составлен предварительный грузовой план судна.
Вывод: В результате выполнения курсового проекта установлено:
- при 100% загрузки остойчивость удовлетворяет требованиям Регистра;
- при 10% загрузки необходимо принять балласт для получения оптимального дифферента судна;
- остойчивость судна при смещении зерна удовлетворяет требованиям Регистра;
- выгрузка зерна из 3, 4 трюмов не допустима в виду опасного перегиба корпуса судна.
Список литературы
Снопков В.И. Технология перевозки грузов морем: Учебник для вузов. – [3-е изд.,перераб. и доп.]. – СПб. : Мир и Семья, 2001. – 560с. : ил. – ISBN 5-94365-005-9 : 607-00; 519-00: 300-00. - 382-00.
Российский морской регистр судоходства: Правила классификации и постройки морских судов. – [том 1-й, НД № 2-020101-047]. - СПб. : Российский морской регистр судоходства, 2007. – 309-311с.
Общие и специальные правила перевозки грузов: Учебник Для вузов. – [том 2-й, специальные правила]. – М. : в/о “МОРТЕХИНФОРМРЕКЛАМА”, 1988. – 17с. : прил. 1., 17с., табл. 1.
4. Правила классификации и постройки морских судов. Том 1: Морской Регистр Судоходства РФ. – Л.: Транспорт, 1995.- 428 с.
5. Конспект лекций по дисциплине ТОМПГ.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ00
Разраб.
.
Провер.
Шадрин Ю.А.
Реценз.
Н. Контр.
Шершнева В.С ввВвВвВ.С.
Утверд.
Шадрин Ю.А.
Оглавление
Лит.
Листов
52
МГТУ
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ00
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
4
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ01
Разраб.
Провер.
Шадрин Ю.А.
Реценз.
Н. Контр.
Шершнева В.С
Утверд.
Техническое задание
Лит.
истов
52
МГТУ
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
5
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ01
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
6
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ01
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
7
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ02
Разраб.
.
Провер.
Шадрин Ю.А.
Реценз.
Н. Контр.
Шершнева В.С
Утверд.
Расчет чистой
грузоподъемности
Лит.
Листов
52
МГТУ
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
8
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ02
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
9
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ02
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
10
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ03
Разраб.
Провер.
Шадрин Ю.А.
Реценз.
Н. Контр.
Шершнева В.С
Утверд.
Расчет крепления
палубного груза
Лит.
Листов
52
МГТУ
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
11
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ03
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
12
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ03
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
13
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ03
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
504
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ03
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
15
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ04
Разраб.
Провер.
Шадрин Ю.А.
Реценз.
Н. Контр.
Шершнева В.С
Утверд.
Расчет
факультативного
груза
Лит.
Листов
52
МГТУ
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
16
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ04
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
517
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ04
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
18
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ05
Разраб.
.
Провер.
Шадрин Ю.А.
Реценз.
Н. Контр.
Шершнева В.С
Утверд.
Расчет аппликаты центра тяжести
разнородного груза
Лит.
Листов
52
МГТУ
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
19
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ05
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
20
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ05
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
21
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ06
Разраб.
.
Провер.
Шадрин Ю.А.
Реценз.
Н. Контр.
Шершнева В.С
Утверд.
Расчет посадки, остойчивости к составлению грузового плана.
Лит.
Листов
52
МГТУ
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
22
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ06
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
23
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ06
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
24
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ06
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
25
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ06
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
26
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ06
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
27
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ07
Разраб.
.
Провер.
Шадрин Ю.А.
Реценз.
Н. Контр.
Шершнева В.С
Утверд.
Построение ДСО, ДДО и графика плеч кренящего момента
Лит.
Листов
52
МГТУ
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
28
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ07
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
29
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ07
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
30
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ07
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
31
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ07
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
32
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ08
Разраб.
Провер.
Шадрин Ю.А.
Реценз.
Н. Контр.
Шершнева В.С
Утверд.
Проверка общей
продольной прочности
Лит.
Листов
52
МГТУ
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
33
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ08
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
34
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ08
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
35
КП.180402.65.Д..06.ПЗ09
Разраб.
.
Провер.
Шадрин Ю.А.
Реценз.
Н. Контр.
Шершнева В.С
Утверд.
Построение ДДО и
проверка судна на
критерий погоды и
критерий ускорения
Лит.
Листов
52
МГТУ
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
36
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ09
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
37
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ09
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
38
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ09
ДСО
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
39
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ09
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
40
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ09
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
41
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ10
Разраб.
Провер.
Шадрин Ю.А.
Реценз.
Н. Контр.
Шершнева В.С
Утверд.
Вывод
Лит.
Листов
52
МГТУ
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
42
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ10
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
43
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ11
Разраб.
Провер.
Шадрин Ю.А.
Реценз.
Н. Контр.
Шершнева В.С
Утверд.
Список литературы
Лит.
Листов
52
МГТУ
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
44
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ11
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
45
КП.180402.65.Д.033.06.ПЗ12
Разраб.
.
Провер.
Шадрин Ю.А,
Реценз.
Н. Контр.
Шершнева В.С
Утверд.
Приложение
Лит.
Листов
52
МГТУ
Составление грузового плана