проверка остойчивости судна

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ ХЕРСОНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МОРСКАЯ АКАДЕМИЯ

КАФЕДРА УПРАВЛЕНИЯ СУДНОМ

Проверка остойчивости и прочности суднапо критериям Регистра судоходства

Украиныи Международной морской организации

(ИМО)

сухогруз «Николай Бобровников» рейс Триест – Измир

груз зерно плотностью 1,25 т / м ³

ХЕРСОН 2011

Исходные данные:

Рейс: Триест – Измир, груз: зерно пшеницы насыпью с удельным объемом 1,25 м3/т. Время стоянки судна – 8,19 суток.

1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И РАЗМЕРЕНИЯ СУДНА

Тип судна - сухогрузное одновинтовое, однопалубное, трехтрюмное с центральными грузовыми люками, с кормовым расположением машинного отделения и надстройки.

Название - «Николай Бобровников»

Порт приписки - Херсон.

Завод-строитель и год постройки - Damen Shipyards Okean, 2006.

Район плавания -1 ограниченный.Назначение - перевозка генеральных, навалочных и насыпных грузов, в том числе зерна, угля, руды, пакетированных грузов, лесных грузов в трюмах, контейнеров международного стандарта длиной 20 и 40 футов и высотой до 9 >2 футов в трюмах и на люковых крышках, 20 рефконтейнеров 20-футовогоэквивалента на люковых закрытиях, опасных грузов классов 1.4S, 2, 3, 5.1, 6, 8, 9 и ВОН.

Основные характеристики суднаДлина наибольшая, Lнб 127,30 м

Длина между перпендикулярами, L 122,40 м

Ширина расчетная, В 16,6 м

Ширина наибольшая, Внб 16,836 мТеоретическая высота борта до главной палубы, Н 6,70 мОсадка, (река/море), d 3,60/4,86 мДедвейт, (река/море), DW 3800/6315 тМасса судна порожнем, РП0Р (см. приложение №1) 2360 тВодоизмещение судна в морской воде при осадке 4,86 м, А (см. приложение №2 «Гидростатическиеданные»)

8675 т

Экипаж, n 9 человек.Скорость суднаВ грузу, V эксп

в баластепри прохождении узкостей, каналов, Vкан

11,3 узлов

11,5 узлов

10 узловСуточное потребление топлива: дизельного для ГД на ходу, qХ

на стоянке, qСТ

8,7 т/сут

0,6 т/сут

2. ТРАНСПОРТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУЗОВ

Зерно пшеницы представляет собой груз насыпью . Удельный объем VM=1,25 м3/т.

Все зерновые грузы делятся на три группы: злаки, бобовые и масличные. Физические свойства: сыпучесть, усадка, плотность, скважистость, теплопроводность и сорбционные свойства. Биологические свойства: дыхание зерна, дозревание, прорастание, самосогревание и др. Перевозчик обязан учесть все указанные свойства груза и обеспечить, во-первых, рациональную загрузку и безопасное плавание судна; во-вторых, сохранность перевозимого груза.

Все суда, осуществляющие перевозку зерна навалом, должны иметь на борту судна соответствующую документацию, разработанную с учётом требований гл.6 Конвенции СОЛАС-74 (“Международный зерновой кодекс”) и Правил Регистра. Правила Регистра допускают перевозку зерна по старым правилам, разработанным на основе гл.6 Конвенции СОЛАС-60.

Новые требования по обеспечению безопасности судна при перевозке зерна основаны на предположении, что в каждом, даже полностью заполненном грузовом помещении, имеются под палубные пустоты. Величина этих пустот нормируется, следовательно, может быть нормирована и величина предполагаемого кренящего момента, а вместе с тем и остойчивость судна.

Учитывая возможность смещения зерна в процессе перевозки, Правила Регистра предусматривают, что судно, перевозящее зерно и другие сыпучие грузы с удельным погрузочным объёмом более 1,0 м3/т, должно принимать меры к предотвращению смещения груза или снижению его опасного влияния. Правила регламентируют требования к статической и динамической остойчивости судов. В качестве мер, предотвращающих подвижку груза, предусматривается установка продольных переборок (шифтинг-бордсов), питателей или крепление поверхности груза одним из рекомендованных методов.

Правила перевозки зерна Регистра допускают его транспортировку без выполнения каких-либо мер, предотвращающих подвижку груза, если остойчивость судна будет удовлетворять комплексу следующих требований:

после приложения условного кренящего момента из-за смещения зерна угол статического крена для всех судов не должен превышать 12О или для судов неограниченного плавания углы входа палубы в воду , если он меньше 12О

остаточная площадь диаграммы статической остойчивости между кривыми восстанавливающих и кренящих плеч до угла крена, соответствующего максимальной разности между ординатами двух кривых max = 40О или угла заливания f (в зависимости от того, какой из них меньше), при всех условиях загрузки должна быть не менее 0,075 м-рад;

начальная метацентрическая высота после поправки на влияние свободных поверхностей жидких грузов должна быть не менее 0,30 м;

остойчивость судна, перевозящего зерно, должна быть проведена во всём спецификационном диапазоне удельных объёмов груза.

Загрузка судна нормируется в зависимости от степени заполнения грузового помещения. Существует понятие “заполненный отсек” и “частично заполненный отсек. Термин “заполненный отсек” относится к любому отсеку, в котором уровень зерна после загрузки и штивки достигает максимально возможной высоты. Под “частично заполненным отсеком” понимается загрузка на не максимально возможную высоту.

При расчёте остойчивости судна и определении условного кренящего момента угол условного смещения зерна в заполненном отсеке принимается равным 15О и 25О в частично затопленном отсеке. Установление более жёстких требований для частично заполненного отсека должно служить побуждающим стимулом к полной загрузке отсека или к закреплению поверхности зерна одним из рекомендованных методов.

Если расчёты показывают, что принятый вариант загрузки судна зерном не обеспечивает достаточной остойчивости и не удовлетворяет требованиям Правил Регистра, тогда для уменьшения условного кренящего момента может быть выполнено одно из следующих рекомендованных мероприятий:

установка продольных переборок по ДП судна в трюмах и на твиндеках или мешкование груза;

крепление поверхности зерна методом “бандлинг”;

крепление поверхности зерна методом “строппинг”.

3. РАСЧЕТ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ РЕЙСА

Ходовое время:

tx = Lобщ−L кан

24 V эксп+ L кан

24 V кан= 991−0

24∗11,3+ 0

24∗10=¿3,85 суток

где Lобщ - протяженность перехода, мили (находится по «Таблицам морских расстояний»);

Lкаи - протяженность каналов, узкостей, мили;V эксп - эксплуатационная скорость судна, узлов;V кан " норматив скорости при проходе каналов и узкостей, узлов;tз - время задержки в рейсе, суток.Время стоянки судна (см. исходные данные):

tcm = (6149/1500)*2= 8,19 суток

Общее время рейса: tp = tx + tcm - 3,85 + 8,19= 12,05 суток

4. РАСЧЕТ ЗАПАСОВ НА НАЧАЛО РЕЙСА

Масса экипажа с багажом: Рэк = mэк*n = 0,21 • 9 = 1,89 т,

где mэк - средняя масса одного члена экипажа с багажом согласно нормам (тэк=0,21 т);

n - количество членов экипажа.

Масса провизии и тары: Р пр = mпр*n* tР = 0,01 * 9 *12,05 = 1,08т ,

где mпр - средняя масса необходимой провизии для одного члена экипажа на добу (mпр =0,01 т);

Необходимое количество топлива определяем, исходя из его потребления на ходу (qХ и на стоянке qcm, с учетом штормового запаса Кшт, Рт = (1 + Кшт )( qХ* tx + qСТ * tcm) = (1 + 0,1)(8,7*3,85 + 0,6* 8,19)=42,29 т ,

Кшт - коэффициент штормового запаса, %. (Кшт = 10%). tx — ходовое время, суток; tcm - стояночное время, суток.

Запасы масла принимаем в количестве 5% от количества топлива:

Рм = 0,05 Рт = 0,05*42,29 = 2,11 т Запасы пресной воды:

Рв = mпв*n*tр = 0,15*9*12,05 = 16,27 т mпв - средняя норма питьевой воды и воды для мытья для одного члена экипажа в сутки, mпв = 0,15.

Сумма всех запасов будет составлять: Рз - Рэк + Рпр + Рт + Рм + Рв = 1,89 т + 1,08т + 42,29т + 2,11 т + 16,27 т = 63,65 т

5. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦИСТЕРН ЗАПАСОВ И БАЛЛАСТА

(данные по цистернам согласно «Информации об остойчивости» приведены в приложении № 3).

6. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАПАСОВ

6.1. Распределение запасов на отход1. Экипаж и провизия Необходимо заполнить таблицу 1, с учетом полученных данных п. 4.

Координаты центра тяжести для данных запасов взяты из раздела «Типовые случаи нагрузки» (см. «Информация об остойчивости»).

Примечание: Для упрощения расчетов (учитывая незначительную погрешность при разных значениях продолжительности рейса) координаты центра тяжести для провизии оставляем неизменными.

Таблица 1 — Распределение экипажа и провизииНаименование Р,т Z,м Мz, тм Х,м Мх, тм

Экипаж с багажом 1,89 13,50 25,52 -49,50 -93,56Провизия 2,08 10,30 21,47 -51,30 -106,95(В таблице 1 жирным курсивом выделены те значения, которые принимаются как исходные данные для всех вариантов контрольной работы)

2. Распределение топлива и масла

Согласно расчетам (п. 4), необходимое количество топлива Рх = 37,11 т, масла Рм = 2,11 т. Используя данные из Приложения № 3, выбираем следующие цистерны (таблицы 2, 3).

Таблица 2 — Цистерны дизельного топлива (0,860 т/м3)

Наименование и номер цистерн Борт

Объем нетто,

м3Масса,

т

Координаты ЦТ, м Моменты

инерции, м4

X ZРасходная цистерна диз топлива №26

Пр б 7,37 6,34 -52,95 5,42 0,00

Расходная цистерна диз топлива №27

Пр б 7,37 6,34 -54,15 5,42 0,00

Цистерна дизельного топлива №24

Лб 43,90 37,75 -56,90 5,29 0,00


ПР б 43,90 37,75 -56,90 5,29 0,00

Таблица 3 - Цистерны масла (0,900 т/м3)



м3Масса,

т

Координаты ЦТ, м Моменты

инерции, м4

X Z

Цистерна запаса масла №30

Лб 6,22 5,60 -51,00 5,42 0,00

3. Распределение воды

Запасы пресной воды: Рв = 16,27 т. Выбираем следующую цистерну (таблица 4):

Таблица 4-Цистерны пресной воды (1,000 т/м3)



м3Масса,

т

Координаты ЦТ,м Моменты

инерции, м4

X Z

Цистерна преснойводы № 53 ПрБ

16,04 16,04 -60,54 7,39 0,00

Цистерна пресной воды № 52 Лб

16,63 16,63 -60,60 7,40 0,00

6.2. Распределение запасов на приход Экипаж и провизия Такие запасы, как экипаж с багажом и провизия принимаем постоянными,

и их распределение будет таким же, как и на отход судна (см. табл. 1).

Распределение топлива и масла . Учитывая разницу масс рассчитанного топлива и массу топлива ,

цистерны 26,27 оставляем без изменения.получаем следующее значение топлива на приход:

Рт = (37,75 + 37,75) – 42,29 = 33,21 т.

Объем топлива на приход будет составлять: 33,21 т / 0,860 т/м3 = 38,62 м3. Можем распределить оставшееся топливо в цистерну дизельного топлива №24.

Топливо в расходных цистернах 26,27 оставляем без изменения.Массу масла на приход находим как разницу между количеством масла на

отход и необходимым количеством ,. Рм = 5,6– 2,11= 3,48 т, объем нетто при этом будет равен: 3,48 т / 0,900 т/м3 = 3,87 м3.

Координаты центра объема, а также элементы свободной поверхности (моменты инерции) для полученного объема топлива и масла находим в таблицах «Данные по цистернам и трюмам» (Приложение № 4).

Таблица 5—Цистерны дизельного топлива (0,860 т/м3)

Наименование и номер цистерн

Объем нетто,м Масса, х

Координаты ЦТ, м Момент

инерции м 'X Z

Цистерна диз топлива №24

лб 38,62 33,21 -56,89 5,12


пр б 7,37 6,34 -52,95 5,42


пр б 7,37 6,34 -54,15 5,42

Таблица 6 — Цистерны масла (0,900 т/м3)

. Наименование и номер цистерн

Объем нетто, м Масса, т

Координаты ЦТ, м Момент

инерцииІХ, м4X Z

Цистерна запаса масла №30

лб 3,87 3,48 -51,00 4,90

3. Распределение воды

Массу масла на приход находим как разницу между количеством масла на отход и необходимым количеством ,. Рв = 16.63+16,04– 16,67 = 16,4 т, объем нетто при этом будет равен: 0,68 т / 1 т/м3 = 5,35 м3.

Таблица 7 — Цистерны пресной воды (1,000 т/м 3 ) Наименование к номер цистерн

Объем нетто, м Масса, г Координаты ЦТ,

шМомент инерции ІХ, м4

X ZЦистерна пресной

воды № 5316,04 16,04 -60,54 7,39 0,00

Цистерна пресной воды № 52

0,36 0,36 -60,60 6,72 10,80

Судовые запасы за рейс (на отход и приход) сведем в общую таблицу (таблица 8).

Таблица 8 — Судовые запасы за рейс

Название Масса Р,т

Координаты ц.м.

Статические моменты

X, м Z, м РХ, тм PZ,тмЗапасы на отход

Экипаж с багажом 1,89 -49,50 13,50 -93,56 25,52

Провизия 2,08 -51,30 10,30 -106,95 21,47


6,34 -52,95 5,42 -335,70 34,36


6,34 -54,15 5,42 -343,31 34,36


37,75 -56,90 5,29 -2148,20 199,72


37,75 -56,90 5,29 -2148,20 199,72

Цистерна запаса масла №30 5,60 -51,00 5,42 -285,50 30,34

Пресная вода

Цистерна пресной воды №53 16,04 -60,54 7,39 -971,06 118,54


Всего запасов на отход 130,43 -57,04 6,03 -7440,26 787,09

Запасы на приходЭкипаж с багажом 1,89 -49,50 13,50 -93,56 25,52

Провизия 1,00 -51,30 10,30 -51,30 10,30

Цистерна диз топлива №24 33,21 -56,89 5,12 -1889,48 170,05


6,34 -52,95 5,42 -335,70 34,36


6,34 -54,15 5,42 -343,31 34,36

Цистерна запаса масла №30 3,48 -51,00 4,90 -177,65 17,07




Всего запасов на приход: 68,66 -56,56 6,01 -3883,79 412,60

7. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ГРУЗОВ

7.1. Определение массы грузаМассу груза, которую может принять судно при принятых судовых

запасах, определяем по формуле:Ргр = ∆ - Р пор - Р Сепар - РЗ

где ∆ - водоизмещение судна в морской воде при осадке по грузовую марку, т (Определяется по гидростатическим кривым согласно «Информации об остойчивости», см. Приложение № 2);

Р пор - масса судна порожнем, т (Приложение № 1)РЗ — масса принятых судовых запасов на отход, т;Р Сепар - масса сепарационного материала, т.Для определения массы Рсепар, находим массу груза, которую может

перевести судно без учета сепарации:Ргр (без сепарации) = ∆ - Р пор - РЗ = 8675 - 2360 – 130,43= 6184,5 тКоличество сепарационного материала определить точным расчетом

трудно. Можно воспользоваться следующей эмпирической формулой для определения объема крепежного леса (Л. Р. Аксютин «Грузовой план судна»):

Vл = Кл • m,

где Кл - норма расхода леса на 1 т груза, м3; т - масса груза, т.

Значения Кл для машин и оборудования - 0,010 м3; металлоконструкций - 0,015 м3; металлов - 0,006 м3; зерна - 0,020 м3; прочих грузов - 0,005 м3.

В данном примере объем сепарационного материала будет следующим: 0,02 м3 * 6184,5 = 123,69 м3. При этом его масса равна:

Рсепар = 123,69 м3: 0,4 м3/т = 98,95 т

Теперь с учетом массы сепарационного материала, масса груза, которую может принять судно будет следующей:

Ргр = 6225,82 т-98,95т = 6085,62 т 7.2. Распределение грузов по трюмам Для того, чтобы правильно распределить грузы по трюмам необходимо учитывать следующее.

. Удельный погрузочный объем (по исходным данным контрольной работы) равен Vуд = 1,25 м3/т.

. Местная прочность конструкций корпуса в районе грузовых трюмов обеспечена, если максимальное давление груза на второе дно не будет превышать: в трюме №1 — 2000 т; в трюме №2 - 3100 т; в трюме №3 - 2000 т.

Осадка судна носом в рейсе не должна быть менее 2.9 м (во избежание слеминга), минимальная осадка судна кормой в рейсе должна составлять около 3.3 м (для обеспечения погружения гребного винта) (см. Приложение №5).

. Данные по трюмам приведены в Приложении № 6.С учетом допустимых нагрузок и полученной массы груза, которую может

принять судно, распределить груз по трюмам можно следующим образом: в трюме №1 - 1165 т; в трюме №2 - 3050 т; в трюме №3 - 1890 т. При этом объем занимаемого в трюмах груза будет следующим: в трюме №1: V = 1,25м3/т * 1525,6т = 1907,02м3;

в трюме №2: V = 1,25м3/т * 2800 т = 3500,00м3;

- в трюме №3: V = 1,25м3/т * 1760 т = 2200 м3.

Согласно требованиям «Информации об остойчивости» распределяем

груз по трюмам следующим образом (таблица 9). Координаты ЦТ находим по

таблицам из Приложения № 6.

Таблица 9 - Распределение грузов

Грузовые помещения

Обем помещений

груз Масса т Обьем Координаты цт обьема нетто

x z

Трюм 3 2991,00 зерно 1760,00 2200,00 -29,10 4,00

Трюм 2 3818,00 зерно 2800,00 3500,00 3,30 4,69

Трюм 1 2952,00 зерно 1525,62 1907,02 36,01 3,63

Всего: 9761,00 6085,62 7607,02

8. ГРУЗОВОЙ ПЛАН СУДНА

Dk=5,08 m Dn=4.63

Рисунок 1-Грузовой план судна

9. ПРОВЕРКА ОСТОЙЧИВОСТИ СУДНА

9.1. Расчет посадки и начальной остойчивости

Таблица 10— Составляющие массы судна

НазваниеМасса

Р,т



X, м | Z, м РХ, тм PZ, тмI. На отход:

1. Судно порожнем 2360,00 -7,27 6,15 -17162,00 14525,00

2. Судовые запасы 130,43 -57,04 6,03 -7440,26 787,09

3. Груз в трюмах:

Трюм №3 1760,00 -29,10 4,00 -51216,00 7040,00

Трюм №2 2800,00 3,30 4,69 9240,00 13132,00

Трюм №1 1525,62 36,01 3,63 54937,44 5537,99

Сумма грузов 6085,62 2,13 4,22 12961,44 25709,99

4. Сепарационный материал 98,95 -1,04 4,38 -103,20 433,29

Всего: 8675,00 -1,35 4,78 -11744,02 41455,36

Название Масса Р,т



X, м | Zм РХ, тм | РZ, тмII. На приход:

1. Судно порожнем 2360,00 -7,27 6,15 -17162,00 14525,00

2. Судовые запасы 68,66 -56,56 6,01 -3883,79 412,60

3. Груз в трюмах:

Трюм№3 1760,00 -29,10 4,00 -51216,00 7040,00

Трюм №2 2800,00 3,30 4,69 9240,00 13132,00

Трюм №1 1525,62 36,01 3,63 54937,44 5537,99

Сумма грузов 6085,62 2,13 4,22 12961,44 25709,99

4. Сепарационный материал 98,95 -1,04 4,38 -103,20 433,29

Всего: 8613,23 -0,95 4,77 -8187,56 41080,88

I. На отход:

Были получены следующие значения координат центра масс(табл.10):

- абсцисса центра масс Xg = -1,35м;

- аппликата центра масс Zg = 4,77 м.

Согласно гидростатических таблиц (Приложение №2) при водоизмещении ∆ = 8675 т:

- средняя осадка d = 4.86 м;

- абсцисса центра величины Хс = - 0.4 м;

- аппликата метацентра Zm = 7.54 м;

- момент, дифферентующий на 1 см, Мψ —187 тм/см. Дифферент судна находим по формуле:

t=∆∗( Xg−Хс )100 Мψ

=8675∗(−1,35+0.4)

100∗187=¿-0,44 м

Осадка носом:

dn =dср+ t2 =4.86+−0.44

2 =4.63 Осадка кормой:

dK =dср- t2 =4.86-−0,44

2 =5,08

II. На приход:

- абсцисса центра масс Xg = - 0,95 м;

- аппликата центра масс Zg = 4.76 м

Согласно гидростатических таблиц (Приложение №2) при водоизмещении ∆ = 8613 т:

- средняя осадка d = 4.85 м;

- абсцисса центра величины Хс = - 0.39 м;

- аппликата метацентра Zm = 7.54 м;

- момент, дифферентующий на 1 см, Мψ —187 тм/см. Дифферент судна находим по формуле:

t=∆∗( Xg−Хс )100 Мψ

=8613∗(−0,95+0.4)

100∗187=¿-0.25 м

Осадка носом:

dn =dср+ t2 =4.86+−0,25

2 =4.72 Осадка кормой:

dK =dср- t2 =4.86-−0,25

2 =4,97

Для выполнения расчетов и контроля остойчивости судна необходимо определить поправки на влияние свободной поверхности жидких грузов (запасов) к метацентрической высоте и плечей статической остойчивости (∆h). Рассчитывается наибольшая возможная сумма поправок момента инерции на влияние свободных поверхностей жидких грузов в цистернах, в которых одновременно могут быть свободные поверхности.

Поправочный момент при этом будет равен: ∆тh = у * іх, где ϒ - удельный вес жидкого груза, т/м3; іх - момент инерции площади свободной поверхности жидкого груза относительно продольной оси, проходящей через центр тяжести этой площади, м4. Вычисления дтк сведем в таблицу 11.

Таблица 11 - Поправки на влияние свободной поверхности жидких грузов

Наименование цистерн ϒ,т/м3іх м4 ∆mh ,тм

отход приход отход приходРасходная цистерна диз топлива №26

0,86 0,00


0,86 0,00 25,00 0,00 21,50


0,86 0,00 - 0,00 -


0,86

Цистерна запаса масла №30 0,90 0,00 0,80 0,00 0,72


Цистерна пресной воды №52 1,00 0,00 10,80 0,00 10,80

Цистерна пресной воды №53 1,00 0,00 0,00 0,00 0,00

∑Mh,тм 0,00 33,02

Используя полученные данные и гидростатические данные (из «Информации об остойчивости»), расчет параметров начальной остойчивости произведем в таблице 12.

Наименование величин Обозначения и формулы

Значения величинотход приход

Водоизмещение массовое, т ∆ (из таблицы 10) 8675,00 8613,23

Аипликата центра тяжести судна, м

Zg(из таблицы 10) 4,77872 4,76951

Аппликата поперечного метацентра, м Zm(по гидростатическим

кривым)

7,54000 7,54000

Метацентрическая высота, м h0=Zm-Zg 2,76128 2,77049

Поправка к метацентрической высоте, м ∆h=

∑∆ m h∆

0,00000 0,00383

Исправленная метацентрическая высота, м h= h0-∆h 2,76128 2,76666

9.2. Расчет плечей диаграммы статической остойчивости

Плечи статической остойчивости расчитаны в табличной форме (таблицы 13, 14), используя данные «Информации об остойчивости» раздела 3.9 «Плечи остойчивости формы (пантокарены)» (см. Приложение № 7).

I. На отход:∆ = 8675 т; ϒ=1,025 т/м - плотность морской воды.

Объем водоизмещения будет равен: Vв =∆ϒ =

86751.025=8464 м3

Zg =4,77м; ∆h = 0;

Таблица 13 - Расчет плечей статической остойчивости на отходУгол sinϴ Плечо Zg*sinϴ,м lо=lф- ∆l=∆h*sinϴ,м lст=l0-∆L,м

крена ϴ градусов остойчивости

формы lф,мZg*sinϴ,

м

0 0,00000

0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000

10 0,17365

1,32200 0,82982 0,49218 0,00000 0,49218

20 0,34202

2,54300 1,63442 0,90858 0,00000 0,90858

30 0,50000

3,69500 2,38936 1,30564 0,00000 1,30564

40 0,64279

4,67000 3,07170 1,59830 0,00000 1,59830

50 0,76604

5,19000 3,66071 1,52929 0,00000 1,52929

60 0,86603

5,39000 4,13849 1,25151 0,00000 1,25151

70 0,93969

5,36100 4,49052 0,87048 0,00000 0,87048

80 0,98481

5,13300 4,70612 0,42688 0,00000 0,42688

I. На приход:∆ = 8613т; ϒ=1,025 т/м - плотность морской воды.

Объем водоизмещения будет равен: Vв =∆ϒ =

86131.025= 8403,15 м3

Zg =4,76м; ∆h = 0,003;

Таблица 14 Расчет плечей статической остойчивости на приходУгол

крена ϴ градусов sinϴ

Плечо остойчивости формы lф,м

Zg*sinϴ,мlо=lф-

Zg*sinϴ,м

∆l=∆h*sinϴ,м lст=l0-∆L,м

0 0,00000

0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000

10 0,17365

1,32400 0,82822 0,49578 0,00067 0,49512

20 0,34202

2,55100 1,63127 0,91973 0,00131 0,91842

30 0,50000

3,70500 2,38475 1,32025 0,00192 1,31833

40 0,64279

4,68000 3,06578 1,61422 0,00246 1,61176

50 0,7660 5,19800 3,65365 1,54435 0,00294 1,54141

4

60 0,86603

5,40100 4,13051 1,27049 0,00332 1,26717

70 0,93969

5,36600 4,48187 0,88413 0,00360 0,88053

80 0,98481

5,13500 4,69705 0,43795 0,00378 0,43418

9.3. Расчет плечей диаграммы динамической остойчивости

Тябпица 15 Расчет плечей динамической остойчивости на отходУгол крена,градусы

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Угол крена,радианы

0 0,17453 0,34907 0,52360 0,69813 0,87266 1,04720 1,22173 1,39626

Плечо статической остойчивости lcт,м

0 0,49323 0,91063 1,30864 1,60216 1,53388 1,25670 0,87611 0,43279

Интегральная сумма ∑ lcт,м

0 0,49323 1,89709 4,11636 7,02716 10,16320 12,95378

15,08660 16,39550

Плечо динамической остойчивости,м. Рад Lдин=0,0873*∑Lст

0 0,04306 0,16562 0,35936 0,61347 0,88725 1,13087 1,31706 1,43133

Таблица 16 — Расчет плечей динамической остойчивости на приходУгол крена,градусы

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Угол крена,радианы

0 0,17453 0,34907 0,52360 0,69813 0,87266 1,04720 1,22173 1,39626

Плечо статической остойчивости lcт,м

0 0,49535 0,91888 1,31901 1,61263 1,54245 1,26834 0,88180 0,43551

Интегральная сумма ∑ lcт,м

0 0,49535 1,90959 4,14748 7,07912 10,23419 13,04498

15,19512 16,51243

Плечо динамической

0 0,04324 0,16671 0,36208 0,61801 0,89344 1,13883 1,32653 1,44154

остойчивости,м. Рад Lдин=0,0873*∑Lст

Диаграммы статической и динамической остойчивости на отход и приход судна приведены на рисунках 1,2.9.3. Проверка остойчивости во требованиям Регистра судоходства Украины и ИМО

Требования к остойчивости Регистра судоходства Украины дублируют требования к остойчивости неповрежденных судов Международной Морской Организации (ИМО), которые изложены в Code on Intact Stability for All Types of Ships Covered by IMO Instruments (Resolution A.749(18) 1993) и определяют граничные значения следующих величин для судов всех типов:

критерий погоды; угол крена от действия постоянного ветра; наибольшее плечо и угол максимума диаграммы статической

нвйишщ площади диаграммы статической остойчивости к углам крена

30°, 40° (или угла заливания, если он меньше) и между 30° и 40° (или углом заливания);

исправленная начальная метацентрическая высота.Для проверки остойчивости выполняются расчеты критериев погоды на

отход и приход по форме таблицы 17. Определение критерия погоды показано на диаграммах остойчивости на отход и приход (см. рис. 1, 2).

Для определения площадей диаграммы статической остойчивости можно использовать диаграмму динамической остойчивости, плечи которой равны площадям диаграммы статической остойчивости при наклонении от прямого положения до соответствующего угла.

Таблица 17 — Расчет критериев погоды

Наименование величин

Обозначения и формулы Значения величин

отход приход

Площадь парусности,м2

Av(из информации) 665 666

Возвышение центра парусности над

ватерлиниейZ(из информации)

4,2 4,2

Возвышение центра парусности над

центром бокового подводного

Zv=Z+d/2 6,63 6,625

силуета ,мКренящее плечо от

потоянного давления ветра,м

lw1=0,35AvZv/g∆0,01813 0,01828

Кренящее плечо от порыва ветра,м

lw2=1,5lw1 0,02720 0,02741

Инерционный коэфициент

с=0,373+0,023B/d-0,043L/100

0,39682 0,39698

Период качки,с Т0=2сВ/кореньh0 7,92824 7,91828Коефициент S(из таблицы Кодекса) 0,09000 0,09000Коефициент r=0,73+0,6*(Zg-d/d) 0,72 0,72Коефициент k(из таблицы Кодекса) 1,00 1,00

Безразмерный множитель

X1(из таблицы Кодекса) 0,82 0,82

Безразмерный множитель

x2(из таблицы Кодекса) 1,00 1,00

Амплитуда качки,градусов

ϴr=109kX1X2 * КОРЕНЬ(rS) 22,75 22,75

Угол крена от постоянного ветра

ϴ0(по диаграмме статической остойчивости)

0,50 0,50

Крен при качке навстречу ветру

ϴ1=ϴr-ϴо 22,25 22,25

Плечо динамической остойчивости при ϴ1

м рад

d1(по диаграмме динамической остойчивости)

0,17 0,17

угол статического крена lw2

ϴ2(по диаграмме статической остойчивости)

0,50 0,50

Плечо динамической остойчивости при ϴ2

м рад

d2(по диаграмме динамической остойчивости)

0,01 0,01

Угол 2-ой точки пересечения lw2 с

ДСО

ϴw2(по диаграмме статической остойчивости)

>70

>70

Граница площади в диаграммы справа

ϴв 50,00 50,00

Плечо динамической остойчивости при

ϴв,м рад

db(по диаграмме динамическойостойчивости)

0,89 0,89

Площадь а диаграммы

0,1694 0,1706

Площадь б диаграммы

0,89 0,89

Критерий погоды K=b/a

5,26 5,24

Площадь «b» диаграммы определяется к меньшему значению из трехуглов: 50°С, угол заливания, угол, соответствующий второй точке пересечения кренящего плеча lw2 с ДСО.

b=db+(ϴ1−ϴ2 )∗lw2

57,3-d2

a1=d1+(ϴ1+ϴ 2 )∗lw 2

57,3−¿d2

Требования к остойчивости приведены в табл. 18.

Таблица 18 - Требования к остойчивости Регистра судоходства Украины и ИМО

Наименование величин

Обозначение значение величин

Нормативное отход приход

Площадь ДСО при крене до 30 град,м рад

A30 ≥0,0550,35936 0,36208

Площадь ДСО при крене до 40 град,м рад

A40 ≥0,090,61347 0,61801

Площадь ДСО при крене,между зо -

40град,м радA30-40 ≥0,03

0,25 0,26

Наибольшее плечо статической

остойчивости,мl max ≥0,2

1,60 1,61

Угол максимума диаграммы ,град ϴm ≥30 40,00 40,00

Исправленная метацентрическая

высота,мh ≥0,15

2,76 2,77

Критерий погоды K ≥1 5,26 5,24Угол крена от постоянного

ветра,градусовϴo ≥11,1

0,50 0,50

Проверяя расчеты остойчивости по требованиям Регистра судоходства Украины и ИМО, видим, что при данной загрузке остойчивость судна будет обеспечена.

10. ПРОВЕРКА ОБЩЕЙ ПРОДОЛЬНОЙ ПРОЧНОСТИ

Проверка продольной прочности судов для перевозки генеральных грузов обычно выполняется по величине Изгибающего момента от сил дедвейта в миделевом сечении судна или арифметической суммы моментов сил дедвейта относительно миделя. В этом случае необходимо рассчитать

арифметическую сумму моментов относительно миделя с учетом положения мидель-шпангоута относительно переборок по форме таблицы 19.

Таблица 19 — Расчет арифметической суммы моментов от масс дедвейтаНаименование величин значение величин

отход приходАрифметическая сумма Мх грузов тм+сепарация(из т.10 Мх)

115393,44 115393,44

Арифметическая сумма Мх запасовНа отход:

7440,00 3883,00

Сумма всего мx 122833,44 119276,44

Проверка продольной прочности судна в рейсе с использованием

приближенных формул может быть представлена в таблице 20.

Таблица 20 — Проверка общей продольной прочности и судна в рейсеНаименование величин

Обозначения и формулы

Значения величинотход приход

Числовой коэфициент для судна порожнем

kп 0,13 0,13

Изгибающий момент от веса судна порожнем,кНм

Mп=kп*∆o*L*g 357053,24 357053,24

Изгибающий момент от сил дедвейта,кНм

Mdw=1/2(g∑Mx) 602498,01 585050,92

Коефициент общей полноты L=122,4 B=16,6 V=8464 m3 d=4,86 m othod V=8420 d=4,85 prihod

0,86 0,85

Численный коэфициент для сил поддержания

kcп=0,0895ᵹ+0,0315 0,11 0,11

Изгибающий момент от сил поддержания,кНм

Мсп=-kcп*∆*L*g -1127203,02 -1116680,25

Изгибающий момент на тихой воде,кНм

Мизг=Мп+Мdw+Мсп -167651,78 -174576,09

Вид деформации корпуса

прогиб/перегиб прогиб прогиб

Численный коэфициент ko 0,02 0,02Допускаемый изгибающий момент на миделе,кНм( Lнб=127,3м ,Внб=16,836м)

Мдоп=koBL(2.3)g 206630,85 203734,38

Изгибающий момент в % от допускаемого

100Мизг/Мдоп 81,14% 85,69%

Сравнивая абсолютную величину изгибающего момента на тихой воде в миделевом сечении (Мизг) с нормативной величиной (Мдоп) видим, что │Мизг│≤ Мдоп, значит общая продольная прочность корпуса судна считается обеспеченной , а соответствующий грузовой план, с точки зрения прочности, — удовлетворительным.

11.Расчет момента от смещения зерна

Согласно требованиям СОЛАС–74 остойчивость судна с грузом зерна навалом должна удовлетворять следующим требованиям:

– после смещения зерна угол статического крена θgs не должен превышать 12° или угла входа палубы в воду θd, если он меньше 12°;

– остаточная площадь диаграммы статической остойчивости между кривыми плеч восстанавливающего момента и кренящего момента до угла крена, соответствующего максимальной разности между ординатами этих двух кривых θmax d или 40°, или до угла заливания θf, в зависимости от того, какой из них меньше, при всех условиях загрузки должна быть не менее 0,075 м–рад;

– метацентрическая высота исправленная на влияние свободных поверхностей жидких грузов должна быть не менее 0,30 м.

Специально признанные методы расчета кренящего момента от пересыпания зерна Μкр и увеличение момента массы относительно основной плоскости δΜz, вызванного этим пересыпанием мало применимы в судовых условиях вследствие своей сложности. Можно воспользоваться упрощенным способом расчета, который приводит к некоторой погрешности в безопасную сторону:

где В1 – ширина грузового помещения, м;

h1 – расчетная глубина пустого пространства в грузовом помещении,м;

L1 – расчетная длина отсека, м;

ν1 – удельный погрузочный объем зерна, м3/т.

Таблица 21— Расчет момента от смещения зерна

Высота занятого пространства в трюме:

Н(тр1) м; 5,01987886Н(тр2) м; 7,356031946Н(тр3) м; 6,001091107

Глубина пустого пространства:Н(тр1) м; 3,38012114Н(тр2) м; 1,043968054Н(тр3) м; 2,398908893

Кренящий моментМкр ТР1 тм 1358,49Мкр ТР2 тм 1247,85Мкр ТР 3 тм 989,90

Сумма тм 3596,24l0 м; 0,41

l40 м; 0,33

Остаточная площадь м/рад. 0,34Угол крена по диаграмме (градусов) 7

Остаточная площадь диаграммы статической остойчивости между кривыми плеч восстанавливающего момента и кренящего момента больше 0,075м-радиан, угол статического крена от смещения груза не превышает 12 градусов, значит общая остойчивость судна считается обеспеченной , а соответствующий грузовой план, с точки зрения остойчивости, — удовлетворительным.

Documents

проверка остойчивости судна