Реферат: Теория и практика управления судном
Содержание
Пояснительная записка
Образец титульного листа
Контрольная работа №1
Расчет пройденного расстояния и времени при пассивном и активном торможении
Расчет безопасной якорной стоянки
Учет инерции судна при швартовных операциях и определение положения мгновенного центра вращения неподвижного судна
Расчет увеличения осадки судна от крена, изменения плотности воды, проседания на мелководье и расчет безопасной ширины фарватера
Контрольная работа №2
Определение положения судна относительно резонансных зон, длины волны и построение резонансных зон
Буксировка судов
1 Расчет однородной буксирной линии
2 Расчет неоднородной симметричной буксирной линии
3 Расчет неоднородной несимметричной буксирной линии
4 Определение высоты волн для безопасной буксировки
5 Определение весовой игры буксирной линии
Снятие
1 Снятие судов с мели стягиванием
2 Снятие судов с мели способом отгрузки
3 Снятие судна с мели при наличии крена, когда внешняя
кромка банки лежит позади миделя
4 Снятие судна с мели дифферентованием в случае, когда лишь носовая часть киля лежит на грунте, а под остальной частью
киля имеется достаточный запас глубины
5 Снятие судна с мели с помощью выгрузки после предварительного перемещения груза с носа в корму, когда лишь носовая часть киля лежит на грунте, а под остальной частью киля имеется достаточный запас глубин
6 Снятие судна с мели дифферентованием, если часть груза снята, и когда лишь носовая часть киля лежит на грунте, а под остальной частью киля имеется достаточный запас глубин
7 Снятие судна с мели при отсутствии запаса глубины под килем с учетом работы машины на задний ход
8 Определение начальной скорости буксировщика при снятии с мели способом рывка
Пояснительная записка к выполнению контрольных работ
Студенты 5-го и 6-го курса заочной формы обучения по дисциплине «Теория и практика управления судном» согласно учебному плану должны выполнить 2 контрольные работы: №1 — на 5-м курсе и №2 — на 6-м .
Номер первой задачи выбирается по последней цифре шифра, а все последующие номера задач определяются путем прибавления к номеру первой задачи числа 10. Например: номер первой задачи 8, второй – 18, третьей — 28 и т.д.
Для всех видов задач приведены примеры их решения.
При выборе примера для решения задач, связанных с пассивным и активным торможением, следует обратить внимание на конструкцию винта (ВФШ, ВРШ) и на начальную скорость торможения.
При вычислениях записи делаются по форме: формула — числовое значение величин (без промежуточных вычислений) — результат.
При графическом решении задач на диаграммах и номограммах, последние должны быть приложены к контрольной работе.
На чистом поле листов диаграмм и номограмм надлежит указать фамилию студента и номер задачи.
Листы контрольной работы должны быть пронумерованы и подшиты.
Образец титульного листа прилагается.
Контрольная работа должна быть зарегистрирована на кафедре и передана для проверки преподавателю до начала экзаменационной сессии.
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
КИЇВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТУ
імені гетьмана Петра Конашевича-Сагайдачного
Зразок
Контрольна робота № 1
з дисципліни:
“Теорія і практика управління судном”
Студента 5 курсу
заочної форми навчання
факультету судноводіння
РазгулінаВ.В.
шифр 057040
Київ-2007
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1
Тема: “Расчет пройденного расстояния и времени при пассивном и активном торможении судна”
Примеры решения
Пример 1
Определить время падения скорости до V = 0,2 · Vo судна с ВФШ и ДВС после команды СТОП и пройденное за это время расстояние (время свободного торможения и выбег судна).
Масса судна m = 10000т, скорость полного хода Vo = 7,5 м/с, сопротивление воды при скорости VoRo = 350 кН, начальная скорость Vн = 7,2 м/с.
Решение.
Масса судна с учетом присоединенных масс воды
m1 = 1,1 m = 1,1 10000 = 11000 т
Инерционная характеристика судна
Sо = />
Продолжительность первого периода (до остановки винта)
t1 = 2,25 />
Скорость в конце первого периода V1 = 0,6Vo, когда останавливается винт
V1 = 0,6 Vo = 0,6 7,5 = 4,5 м/с
Расстояние, пройденное в первом периоде, принимая />=0,2
S1 = 0,5 So ℓn /> = 0,5·1768·ℓn/>
6. Во время второго периода (от скорости V1 = 4,5 м/с до скорости
V = 0,2 Vо = 0,2 · 7,5 = 1,5 м/с)
/>
где />=0,5 — коэффициент сопротивления для ВФШ
7. Расстояние, пройденное во втором периоде
/>
8. Время свободного торможения
tв = t1 + t2 = 115 + 524 = 639 ≈ 640 с
9. Выбегсудна
Sв= S1+ S2= 614 + 1295 = 1909 ≈ 1910 м.
/>— в радианах
Пример 2
Определить время падения скорости до V = 0,2 Vо судна с ВФШ и ДВС после команды СТОП и пройденное за это время расстояние (время свободного торможения и выбег судна), если свободное торможение осуществляется на скорости Vн ≤ 0,6 Vo
m = 10000 т, Vo = 7,5 м/с, Ro = 350 кН, Vн = 4,0 м/с
Решение
1. m1 = 1,1 m = 1,1 10000 = 11000 т
2. Sо = />
--PAGE_BREAK--3. Определим скорость в конце первого периода, когда останавливается винт
V1 = 0,6 Vo = 0,6 7,5 = 4,5 м/с
4. Т.к. Vн < V1, то винт останавливается мгновенно.
5. V = 0,2 · Vo = 0,2 · 7,5 = 1,5 м/с
Время падения скорости от Vн = 4,0 м/с до V = 1,5 м/с
/>
где εвт = 0,5 – коэффициент сопротивления для ВФШ
Vн = V1
/>
7.Расстояние, пройденное при падении скорости от Vн = 4,0 м/с до V = 1,5 м/с
/>
Пример 3
Определить время падения скорости до V = 0,2 · Vо для судна с ВРШ и ГТЗА после команды СТОП и пройденное за это время расстояние (время свободного торможения и выбег судна).
m = 10000 т, Vo = 7,5 м/с, Ro = 350 кН, Vн = 7,2 м/с
Решение.
m1 = 1,1 m = 1,1 10000 = 11000 т
Sо = />
V = 0,2 Vo = 0,2 7,5 = 1,5 м/с
Время падения скорости до V = 1,5 м/с
/>
где V1 = Vн = 7,2 м/с,
εвт ≈ 0,7 – коэффициент сопротивления для ВРШ
/>
/>
Пример 4
Определить время активного торможения и тормозной путь (нормальное реверсирование) судна с ВФШ и ДВС, если максимальный упор заднего хода Рз.х. = 320 кН.
m = 10000 т, Vo = 7,5 м/с, Ro = 350 кН, Vн = 7,2 м/с
Решение
Масса судна с учетом присоединенных масс
m1 = 1,1 m = 1,1 10000 = 11000 т
Инерционная характеристика судна
Sо = />
Продолжительность первого периода (до остановки винта)
t1 = 2,25 />
4. Скорость в конце первого периода V1 = 0,6 Vo, когда останавливается винт
V1 = 0,6 Vo = 0,6 7,5 = 4,5 м/с
5. Расстояние, пройденное в первом периоде
S1 = 0,5 So ℓn />,
где Ре – тормозящая сила винта, работающего в режиме гидротурбины и составляющая примерно 0,2 Ro, т.е. /> = 0,2
S1 = 0,5 1768 ℓn />
Продолжительность второго периода
t2 = />, где V1 = 4,5 м/с
Ре = 0,8 Рз.х. = 0,8 320 = 256 кН
t2 = />
7. Расстояние, пройденное во втором периоде
S2 = 0,5 So ℓn /> т.к. к концу второго периода V = 0, то
S2 = 0,5 So ℓn />= 0,5 1768 ℓn />
8. Время активного торможения
tι = t1 – t2 = 115 + 168 = 283 с
9. Тормозной путь
Sι= S1+ S2= 614 + 354 = 968 ≈ 970 м.
Пример5
Определить время активного торможения и тормозной путь (нормальное реверсирование) судна с ВФШ и ДВС после команды ЗПХ, если упор заднего хода Рз.х. = 320 кН и торможение осуществляется со скорости Vн ≤ 0,6 Vo.
Масса судна m=10000т, скорость полного хода Vo=7,5 м/с, сопротивление воды на скорости Vo Ro=350 кН, начальная скорость Vн=4,0 м/с.
Решение
Масса судна с учетом присоединенных масс
m1 = 1,1 m = 1,1 10000 = 11000 т
Инерционная характеристика судна
Sо = />
Скорость в конце первого периода, когда останавливается винт
V1 = 0,6 Vo = 0,6 7,5 = 4,5 м/с
В случае, если Vн ≤ V1 = 0,6 Vo (Vн = 4,0 м/с, V1 = 4,5 м/с), винт останавливается мгновенно и t1 = 0; S1 = 0.
Тормозящая сила винта
Ре = 0,8 Рз.х. = 0,8 320 = 256 кН
Время активного торможения
t = />,
где V1 = Vн = 4,0 м/с
t = />= 154 с
Тормозной путь
S = 0,5 Soℓn />,
где V1 = Vн = 4м/с
S = 0,5 1768 ℓn />
Пример 6
Определить время активного торможения и тормозной путь судна с ВРШ и ГТЗА, если максимальный упор заднего хода Рз.х. = 320 кН.
m = 10000 т, Vo = 7,5 м/с, Ro = 350 кН, Vн = 7,2 м/с
Решение
Масса судна с учетом присоединенных масс
m1 = 1,1 m = 1,1 10000 = 11000 т
Инерционная характеристика судна
продолжение--PAGE_BREAK--
Sо = />
Продолжительность активного торможения
/>/>,
т.к. к концу периода торможения V = 0, то
/>/>, где для ВРШ Ре = Рз.х. = 320 кН
/>/>
Т.к. к концу периода торможения V = 0, то тормозной путь судна
S = 0,5 Soℓn />, гдеV1= Vн= 7,2м/с
S = 0,5 1768 ℓn />
/>
/>
Задачи
Определить время падения скорости до V = 0,2 Vо после команды СТОП и пройденное за это время расстояние (время свободного торможения и выбег судна)
№
задачи
m, м
Vo, м/с
Ro, кН
Двигатель
Vн, м/с
1
8545
8,8
490
ДВС, ВРШ
8,8
2
10210
8,7
420
ДВС, ВРШ
8,7
3
11130
7,5
330
ДВС, ВФШ
7,5
4
182000
7,7
1990
ГТЗА, ВРШ
7,7
5
2725
6,1
140
ДВС, ВФШ
6,1
6
29170
9,5
1050
ДВС, ВФШ
7,0
7
11130
7,5
330
ДВС, ВФШ
3,4
8
20165
7,2
460
ДВС, ВФШ
3,0
9
61600
8,2
1080
ГТЗА, ВРШ
3,3
10
2725
6,1
140
ДВС, ВФШ
3,0
Определить время активного торможения и тормозной путь после команды ЗПХ
№
задачи
m, м
Vo, м/с
Ro, кН
Rз.х. ,
кН
Двигатель
Vн, м/с
11
11130
7,5
330
340
ДВС, ВФШ
7,5
12
29170
9,5
1050
1200
ДВС, ВФШ
9,5
13
182000
7,7
1990
1900
ГТЗА, ВРШ
7,7
14
10210
8,7
420
450
ДВС, ВФШ
6,5
15
20165
7,2
460
500
ДВС, ВРШ
5,0
16
87965
7,5
1120
1030
ГТЗА, ВРШ
5,8
17
20165
7,2
460
480
ДВС, ВРШ
3,0
18
61600
8,2
1080
350
ГТЗА, ВРШ
3,3
19
2725
6,1
140
120
ДВС, ВФШ
3,0
20
8545
8,8
490
470
ДВС, ВРШ
4,0
Рекомендованная литература:
Сборник задач по управлению судами; Учебное пособие для морских высших учебных заведений / Н.А. Кубачев, С.С. Кургузов, М.М. Данилюк, В.П. Махин. – М. Транспорт, 1984, стр. 37 — 43.
Управление судном и его техническая эксплуатация; Учебник для учащихся судоводительских специальностей высших инженерных морских училищ. Под редакцией А.И. Щетининой. 3-е издание. – М. Транспорт, 1983, стр. 191 – 196.
Управление судном и его техническая эксплуатация. Под редакцией А.И. Щетининой 2-е издание. – М. Транспорт, 1975, стр. 305 – 311.
С.И. Демин. Торможение судна. – М. Транспорт, 1975, стр. 5 – 18.
Управление судном. Под общей редакцией В.И. Снопкова. – М. Транспорт, 1975, стр. 5 – 12, 25-37.
Тема: “Расчет безопасной якорной стоянки”
продолжение--PAGE_BREAK--
Пример
Танкер водоизмещением ∆ = 84500 тонн, длина L = 228 м, средняя осадка dср = 13,6 м, высота борта Нб = 17,4 м, масса якоря G = 11000 кг, калибр якорной цепи dц = 82 мм, глубина места постановки на якорь Нгл = 30 м, грунт – ил, наибольшая скорость течения Vт = 4 уз., угол между направлением течения и ДП θт= 20º, усиление ветра по прогнозу до u = 10-12м/с, угол между ДП и направлением ветра qu= 30º. По судовым документам площадь проекции надводной части корпуса судна на мидель
Аu = 570 м2, то же на ДП Вu = 1568 м2.
Определить:
длину якорной цепи необходимую для удержания судна на якоре;
радиус окружности, которую будет описывать корма судна;
силу наибольшего натяжения якорной цепи у клюза.
Решение
1.Вес погонного метра якорной цепи в воздухе
qо = 0,021 dц2 = 0,021 822 = 141,2 кг/м
2.Вес погонного метра якорной цепи в воде
qw = 0,87 qо = 0,87 141,2 = 122,84 кг/м
3. Высота якорного клюза над грунтом
Нкл = Нгл + (Нб — dср) = 30 + (17,4 – 13,6) = 33,8 м
4. Удельная держащая сила якоря дана в условии задачи: К =1,3
5. Необходимая длина якорной цепи из расчета полного использования держащей силы якоря и отрезка цепи, лежащего на грунте
/>, где:
а – длина части якорной цепи, лежащей на грунте; принимаем, а = 50 м;
ƒ — коэффициент трения цепи о грунт дан в условии задачи: ƒ=0,15
/>
6. Определим силу ветра, действующую на надводную часть судна
RA= 0, 61 Схаu² (Аucos qu + Busin qu), где
Сха– аэродинамический коэффициент задачи дан в условии Сха=1,46
quº
Сха
сухогр. судно
пассаж. судно
танкер, балкер
0,75
0,78
0,69
30
1,65
1,66
1,46
60
1,35
1,54
1,19
90
1,20
1,33
1,21
RA= 0,611,46 122(570cos 30º + 1568 sin 30º) =163,850 кН= 16,7 m
7.Определим силу действия течения на подводную часть судна
Rт = 58, 8 ВтVт2sin θт, где:
Вт – проекция подводной части корпуса на ДП судна,
Вт ≈ 0,9 L dcp= 0,9 · 228 · 13,6 = 2790,7 ≈ 2791 м2
Vт– скорость течения в м/с
Vт= 4 уз. ≈ 2 м/с
Rт = 58,8 2791 22sin20º = 224,517 кН = 22,9 m
8.Определим силу рыскания судна при усилении ветра
Rин = 0,87G = 0,8711000 = 9,57 m = 93,882 кН
9.Сумма действующих на судно внешних сил
∑ R = RА + Rт + Rин = 163,850 + 224,517 + 93,882 = 482,249 кН = 49,2 m
10.Определим минимальную длину якорной цепи, необходимую для удержания судна на якоре, при условии Fг = Fх = ∑ R (н) = 10 · G · К и коэффициенте динамичности Кд = 1,4
/>, где:
К = 1,3 – удельная держащая сила грунта,
qw = 122,84 кг/м – вес погонного метра якорной цепи в воде
/>
С целью обеспечения безопасности якорной стоянки надлежит вытравить
9 смычек = 225 м якорной цепи.
11. Определим горизонтальное расстояние от клюза до точки начала подъема якорной цепи с грунта
x=/>/>
= 214,21 м ≈ 214 м.
Следовательно, длина цепи, лежащая на грунте составляет
а = 225 – 214=11м
12. Радиус окружности, которую будет описывать корма танкера
Rя = а + х+ L = 11 + 214 + 228 = 453 м
13. Определим силу наибольшего натяжения якорной цепи у клюза
F2 = 9,81 qw/>
Задачи
Определить:
длину якорной цепи, необходимую для удержания судна на якоре;
радиус окружности, которую будет описывать корма судна;
силу наибольшего натяжения якорной цепи у клюза.
Исходные данные
Номера задач
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Тип судна
Сухо-груз
Пассаж
Танкер
Сухогруз
Танкер
продолжение--PAGE_BREAK--
Балкер
Пассаж.
Балкер
Сухо
груз
Танкер
Водоизмещение ∆, m
21000
10565
35930
20286
30000
33090
18300
55600
26200
18900
Длина L, м
150
134
179
155
186
183
195
218
171
152
Ср. осадка dср, м
9,5
6,2
10,4
9,2
9,8
7,6
8,3
12,4
10,1
8,2
Высота борта Нб, м
11,7
16,3
13,6
13,4
12,6
12,1
18,9
17,0
13,1
10,4
Площади
проекций Аu, м2
надв. части
корпуса Вu, м2
195
410
382
341
360
390
532
405
320
240
790
2480
1320
1280
1210
1290
3530
1470
840
960
Грунт
песок
галька
ил
галька
песок
ил
песок
галька
ил
песок
Масса якоря G, кг
5100
3650
7000
5000
5850
6800
6500
8600
5800
4800
Уд. держ. сила
якоря К
2,6
3,5
2,1
3,3
2,6
2,1
2,5
3,2
2,2
2,6
Калибр цепи dц, мм
57
53
72
57
68
72
72
78
68
57
Коэф. трения
цепи ƒ
0,35
0,38
0,12
0,38
0,35
0,12
0,35
0,38
0,12
0,35
Глубина Нгл, м
25
30
35
45
40
40
35
30
25
20
Ветер qu, град
u, м/с
30
10
60
10
45
14
60
8
30
12
30
14
45
10
60
10
30
8
45
10
Течение θт, град
Vт, уз.
60
1
30
2
45
2
30
2
20
3
40
2
45
1
50
1
45
1
30
2
Аэродинамический
коэффициент Сха
1,65
1,54
1,32
1,35
1,46
1,46
1,60
1,19
1,65
1,32
Рекомендованная литература:
Управление судном и его техническая эксплуатация. Учебник для учащихся судоводительских специальностей высших инженерных, морских училищ. Под редакцией А.И. Щетининой. 3-е издание.- Транспорт, 1983, стр.241-249.
Управление судном и его техническая эксплуатация. Учебник для учащихся судоводительских специальностей высших инженерных, морских училищ. Под редакцией А.И. Щетининой. 2-е издание.- М.Транспорт, 1975, стр.336-349.
Сборник задач по управлению судами. Учебное пособие для морских высших учебных заведений. Н.А. Кубачев, С.С. Кургузов, М.М. Данилюк, В, П. Махин. – М. Транспорт, 1984, стр.17-20.
Управление судном. Под общей редакцией В.И. Снопкова.-
М. Транспорт, 1991, стр. 206-221.
Тема: “Учет инерции судна при швартовных операциях и определение положения мгновенного центра вращения неподвижного судна”
Примеры решения
продолжение--PAGE_BREAK--
Пример 1
Определить инерционную характеристику судна tv1 на скорости VH1 = 7,2 м/с (14 уз.), если Vo = 7,5 м/с (14,6 уз.), а So = 2500 м.
Примечание: характеристика tv численно равна времени падения скорости от VH до 0,5 VH при свободном торможении.
Решение
tv1 = />с = 4 м 42 с
Задачи
Определить инерционную характеристику tv на скорости VH.
Номер задачи
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
Vo, м/с
So, м/с
Vн, м/с
6,1
780
3,0
8,8
1490
4,0
8,7
2020
3,4
7,5
2120
4,0
7,2
2520
3,0
7,7
2760
3,5
9,5
2840
4,0
8,2
4220
3,3
7,5
4930
3,4
7,7
5940
2,6
Пример 2
Судно, следуя против течения, подходит к причалу со скоростью VH' = 3 уз. Относительно грунта. Скорость течения Vт = 2 уз.
Определить на каком расстоянии от причала дать СТОП, чтобы:
а) остановиться у причала без реверса двигателя на задний ход;
б) иметь скорость относительно причала не более V= 0,5 уз.
Инерционная характеристика tv = 7 мин.
Решение
а) VH = VH' + Vт = 3 + 2 = 5 уз.
Скорость относительно воды у причала:
V = Vт = 2 уз.; ∆V = VH – V = 5 – 2 = 3 уз.
S = />кб
б) VH = 5 уз.
Скорость относительно воды у причала
V = Vт + 0,5 = 2 + 0,5 = 2,5 уз.; ∆V = VH – V = 5 – 2,5 = 2,5 уз.
S = />кб
Задачи
Судно следует против течения к причалу со скоростью Vн относительно грунта. Определить на каком расстоянии от причала дать СТОП чтобы:
а) остановиться у причала без реверса двигателя на задний ход;
б) иметь скорость относительно причала не более Vуз.
Номер задачи
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
Vн, уз.
Vт, уз.
V, уз.
tv, мин.
2,5
1,5
0,5
3,0
3,0
2,0
1,0
4,2
4,0
1,0
0,5
5,5
3,4
2,0
1,0
6,0
2,5
2,5
1,0
8,0
3,0
2,0
0,5
9,0
4,0
1,0
0,5
7,4
4,8
1,5
0,5
11,0
3,4
1,0
0,5
16,5
2,6
2,0
1,0
18,8
Пример 3
Определить расстояние, на котором будет остановлено судно работой винта на задний ход ωз.х.= 60 об/мин., если скорость судна перед дачей заднего хода VH= 2 уз. Скорость полного хода Vо= 16 уз. Частота вращения винта при работе на полный задний ход ωз.хо.= 105 об/мин. Инерционная характеристика Sо= 2500 м, тормозная характеристика />= 0,9.
Решение
Sт= 1,3 α (1 + α) Sо
где α = />
Sт= 1,3 0,025 (1 + 0,025) 2500 = 83 м
Задачи
Определить расстояние, на котором будет остановлено судно работой винта на задний ход с частотой вращения ωз.х., если скорость перед дачей заднего хода Vн. Известна тормозная характеристика судна Рз.х./Rо, соответствующая частота вращения винта на полный задний ход ωз.хо., инерционная характеристикаSо, скорость полного хода Vо.
Номер задачи
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
Vн, уз.
ωз.х., об/мин.
Vо, уз.
Sо, м
ωз.хо., об/мин.
продолжение--PAGE_BREAK--
Рз.х./Rо
1,5
45
12,0
780
105
1,0
2,8
60
17,2
1490
115
1,1
2,1
50
17,0
2020
120
1,2
1,0
50
14,6
2120
100
1,1
1,2
40
14,0
2520
110
1,3
0,9
60
15,0
2760
75
0,7
1,8
70
18,5
2840
130
1,4
2,0
50
16,0
4220
60
0,4
1,4
65
14,6
4930
100
1,1
1,1
70
15,0
5940
90
0,7
Пример 4
Определить кинетическую энергию навала судна Д = 250000 тонн на докфиндер причала при скорости подхода V = 0,1 м/с, коэффициент энергии навала Кн = 0,9, коэффициент присоединенной массы μ = 0,35, g = 9,81 м/с2.
Решение.
W = κн/> тонн
Задачи
Определить кинетическую энергию навала судна
Номер задачи
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
Д, тыс.т
V, м/с
Кн
μ
380
0,05
0,5
0,22
370
0,1
0,5
0,23
360
0,15
0,6
0,24
350
0,2
0,7
0,25
340
0,1
0,6
0,26
330
0,05
0,7
0,27
320
0,2
0,6
0,28
310
0,1
0,7
0,29
300
0,15
0,7
0,30
290
0,05
0,8
0,31
Пример 5
Под углом 90º к ДП судна подан буксир на расстоянии d = /> от центра тяжести судна (G) в корму. Длина судна L = 300 м. Определить расстояние (К) мгновенного центра вращения (О) от центра тяжести судна (G) и радиус, которым оконечность кормы судна опишет дугу вокруг мгновенного центра вращения.
Решение:
d = /> = />= 100 м; />м ;
а = /> — d = /> — 100 = 50 м; R = К + d + а = 56,25+100+50 = 206,25 м
Задачи
Определить положение центра вращения неподвижного судна и радиус, которым оконечность кормы опишет дугу вокруг мгновенного центра вращения
Номер задачи
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
L, м
d, />
320
L/2
320
L/3
320
L/4
320
L/5
320
L/6
320
L/8
320
L/10
320
L/12
320
L/16
320
L/32
Рекомендованная литература:
Сборник задач по управлению судами. Учебное пособие для морских высших учебных заведений / Н.А. Кубачев, С.С. Кургузов, М.М. Данилюк, В.П. Махин. – М. Транспорт, 1984, стр. 57-62.
Управление судном и его техническая эксплуатация. Учебник для учащихся судоводительских специальностей высших инженерных морских училищ. Под редакцией А.И. Щетининой. 3-е издание. – М. Транспорт, 1983, стр. 284-286.
С.Г. Погосов. Швартовка крупнотоннажных судов. – М. Транспорт, 1975, стр. 67-72.
Тема: “Расчет увеличения осадки судна от крена, изменения плотности воды, проседания на мелководье и расчет безопасной ширины фарватера”
Примеры решения
Пример 1
І. Танкер длиной L = 174 м, шириной В = 23,5 м со статической осадкой Тсm = 9,8 м на ровном киле следует со скоростью V = 14 уз (7,2 м/с) на мелководье, Hгл = 14,8 м.
Определить суммарное увеличение осадки от крена судна θ = 3º, при изменении плотности воды от ρ1 = 1,025 m/м3 до ρ2 = 1,008 m/м3 при поправке на пресную воду ∆Т = 213 мм и от проседания на мелководье.
Решение
Увеличение осадки от крена
∆Ткр />/>tg θ = />tg 3º = 0,61 м
продолжение--PAGE_BREAK--
Формула используется при θ ≤ 8/>
2. Увеличение осадки от изменения плотности воды
∆Тпл = />·∆Т = /> 213 = 0,15 м
3. Увеличение осадки от проседания на мелководье
∆Тv´ = />· /> при 1,5 </>< 4
или ∆Тv = /> при />≤ 1,4
где Кv– коэффициент, зависящий от />см. таблицу
L/B КvL/B Кv
4 1,32 8 1,17
5 1,27 9 1,15
6 1,23 12 1,1
7 1,19
/>= />= 7,4 К = 1,18; ∆Тv´ = />·/>= 0,84 м
4. Увеличение дифферента на корму при коэффициенте общей полноты корпуса />≤ 0,65
∆Тк = Кк ∆Тv´, где Кк – коэффициент, зависящий от />см. таблицу
L/BКк
3,5 – 5,0 1,5 – 1,25
5 – 7 1,25 – 1,1
7 – 9 1,1
/>= />= 7,4 Кк = 1,1
∆Тv= Кк ∆Тv´ = 1,1·0,84 = 0,92 м
5. Суммарное увеличение осадки
а) на миделе
∆Т= ∆Ткр + ∆Тпл + ∆Тv′ = 0,61 + 0,15 + 0,84 = 1,60 м
б) кормой при острых отводах кормы
∆Тк = ∆Тпл + ∆Тvк = 0,15 + 0,92 =1,07 м
т.е. максимальное увеличение осадки ∆Т = 1,60 м
Максимальная динамическая осадка
Тдин = Тсm + ∆Т = 9,80 + 1,60 = 11,40 м
Задачи
Определить суммарное увеличение осадки:
от крена судна θ ;
при переходе судна из воды с плотностью ρ1 в воду с плотностью ρ2 при поправке на пресную воду ∆Т ;
от проседания при плавании на мелководье по формулам Института гидрологии и гидротехники АН СССР для судов с острыми отводами;
при увеличении дифферента на корму и максимальную осадку
Номер задачи
L, м
В, м
Тсm, м
Θ, град.
∆Т, мм
ρ1m/м3
ρ2m/м3
Нгл, м
* V, уз.
81
100
13,3
6,30
3
85
1,030
1,000
7,80
9,5
82
102,3
14,1
6,35
4
87
1,029
1,002
8,90
10,0
83
104,2
15,2
6,40
5
90
1,028
1,005
10,60
11,5
84
105,6
14,4
6,55
6
92
1,027
1,007
8,80
10,5
85
108,1
15,3
6,70
7
97
1,026
1,008
10,70
10,8
86
110,6
15,4
6,85
8
100
1,025
1,013
8,80
12,5
87
112,5
16,0
7,05
7
116
1,024
1,008
9,40
11,8
88
114,4
16,3
7,10
6
123
1,023
1,010
11,40
13,2
89
116,7
16,6
7,25
5
131
1,022
1,015
9,60
12,4
90
138,0
19,9
8,50
4
175
1,021
1,004
продолжение--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
1/100 на корму
11
109
330
21,70
26,0
1/100 на корму
10
110
350
23,90
28,0
12
Пример 4
а) Определить ширину свободного пространства прохождения судна в узкости на прямолинейном участке
L = 174м – длина судна;
В = 23,5м – ширина судна;
* V = 18 уз – скорость судна;
/>= 200м – наибольшая ошибка;
tu= 10мин = 600с – промежуток времени между обсервациями;
t3 = 3,5 мин=150с – время на определение и прокладку линий положения;
Со = 5 о – учитываемый угол сноса;
/>Со = /> — ошибка в угле сноса;
ω = 0.1 град/c– средняя угловая скорость поворота;
Z = 30м – необходимый навигационный запас.
* V, уз. перевести в V м/с
Решение
в = 2 δm + 2V (tu + tз) />=
= 2 · 200 + 2 · 7,2 (600 + 150) /> + 23,5 + 2 · 30 ≈ 887м.
в) Определить будет ли достаточной ширина фарватера 400 м при проводке судна по створу (непрерывное наблюдение за смещением судна, tu=0, tз= 0) при тех же условиях.
Решение
в = 2 δm + />= 2 · 200 + /> + 23,5 + 2 · 30= =510 м.
Ширина фарватера не достаточна.
Задачи
а) Определить ширину полосы свободного пространства для прохождения судном узости:
Номер задачи
L, м
В, м
V, м/с
δm, м
tu, с
tз, с
С, град.
∆С, град.
Z, м
ω град./с
111
126,0
17,0
6,0
200
600
150
5,0
2,0
30
0,1
112
180,0
27,2
8,0
300
600
150
4,0
2,0
40
0,1
113
214,0
31,0
7,0
200
600
150
5,0
3,0
50
0,1
114
245,0
38,0
6,0
300
600
150
4,0
2,0
50
0,2
115
277,0
45,0
8,0
200
600
150
5,0
3,0
50
0,2
в) Определить будет ли достаточной ширина фарватера 150 м при проводке судна по створу.
Номер задачи
в , м
L, м
В, м
V, м/с
δm, м
С, град.
∆С, град.
Z, м
ω град./с
116
150
165,0
25,3
3,0
25,0
12,0
5,0
10,0
0,1
117
200
236,0
39,0
3,0
25,0
3,0
1,0
10,0
0,1
118
200
190,6
31,4
4,0
25,0
8,0
3,0
10,0
0,1
119
150
172,0
22,8
3,0
25,0
3,0
1,0
10,0
0,1
120
150
109,0
16,6
4,0
25,0
5,0
2,0
10,0
0,1
Рекомендованная литература:
Сборник задач по управлению судами. Учебное пособие для морских высших учебных заведений / Н.А. Кубачев, С.С. Кургузов, М.М. Данилюк, В.П. Махин. – М. Транспорт, 1984, стр. 48 — 57.
Управление судном и его техническая эксплуатация. Учебник для учащихся судоводительских специальностей высших инженерных морских училищ. Под редакцией А.И. Щетининой. 3-е издание. – М. Транспорт, 1983, стр. 383 – 392.
продолжение--PAGE_BREAK--
Управление судном и его техническая эксплуатация. Под редакцией А.И. Щетининой 2-е издание. – М. Транспорт, 1975, стр. 393 – 401.
Контрольная работа № 2
Тема:«Определение положения судна относительно резонансных зон, длины волны и построение резонансных зон»
Примеры решения
Пример 1
Определение положения судна относительно резонансных зон.
Судно следует в условиях регулярного волнения, когда определение длины волны не представляет затруднений. Сравниваем ее с длиной судна. Определить положение судна относительно резонансных зон.
Дано: Длина судна L = 101,9 м; ширина судна В = 16,7 м; осадка судна
Т = 7,0 м; скорость судна Vs = 10 уз.; поперечная метацентрическая высота h = 0,9 м; курсовой угол направления движения волны q= 45º; длина волны λ = 90 м.
Решение
Рассчитать кажущийся период волн:
/>
Находим период бортовой качки судна
/>; принимаем К = 0,8
Определяем период килевой качки
/>
Рассчитываем отношения:
/>/>
Выводы:
а) по бортовой качке судно находится в дорезонансной зоне, т.е.
/>< 0,7;
б) по килевой качке судно находится в резонансной зоне
(0,7 < />< 1,3) и испытывает килевую качку
Задачи
Исходные данные
Номер задачи
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
В, м
19,7
20,0
17,7
14,4
16,7
16,7
14,0
17,7
19,2
20,0
Т, м
9,2
8,6
7,8
6,5
7,1
6,8
5,8
7,6
6,6
8,2
h, м
0,97
0,92
0,95
0,85
0,90
0,88
0,94
0,90
1,20
0,95
Vs, уз.
14,0
12,0
8,0
9,0
13,0
6,0
4,0
10,0
12,0
12,0
qº
130
110
35
80
140
25
15
160
45
120
λ, м
100
40
60
30
80
70
40
130
120
90
Пример 2
Определение длины волны с помощью универсальной диаграммы качки (Приложение 2).
Судно следует в условиях нерегулярного волнения. Для определения средней величины кажущегося периода волн измерили суммарное время прохождения серии волн и вычислили τкак среднее арифметическое.
Определить среднее значение длины волн.
Дано: Скорость судна Vs = 10 уз.; курсовой угол направления движения волны q= 30º; кажущийся период волн τ ′= 7 с.
Решение
Находим в нижней части диаграммы точку, соответствующую значениям Vs = 10 уз. и q= 30º.
Проводим из этой точки вертикальную линию в верхнюю часть диаграммы до пересечения с кривой τ′ = 7 с.
Ордината полученной точки соответствует длине волны λ = 130 м.
Задачи
Исходные данные
Номер задачи
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Vs, уз.
12
10
13
12
12
11
8,5
12
16
14
q, град.
35
120
15
95
170
40
105
50
35
120
τ, с
6
12
5
9
17
6,5
8,5
продолжение--PAGE_BREAK--
6
8
14
Пример 3
Построение резонансных зон на универсальной диаграмме Ремеза (Приложение 3) по измеренному кажущемуся периоду волн.
Построить резонансные зоны для бортовой и килевой качки.
Дано: Длина судна L = 139,4 м; скорость судна Vs = 12 уз., q= 120º; период собственных поперечных колебаний судна Тθ = 18 с; период собственных продольных колебаний судна Тψ = 8 с, кажущийся период волн τ′= 12 с.
Решение
Находим длину волны (см. Пример 2 этой темы): λ = 140 м.
Из точки пересечения горизонтали с ординатой, равной λ = 140 м и кривой τ′ = Тθ = 18 с, проводим в нижнюю часть диаграммы линию чистого резонанса по бортовой качке.
Рассчитаем /> и /> (можно воспользоваться шкалой в верхней части диаграммы)
4. Из точек пересечения кривых τ′ = 14 с и τ′ = 26 с с горизонталью λ = 140 м проводим вертикальные линии в нижнюю часть диаграммы. Эти вертикали ограничивают резонансную зону по бортовой качке.
5. Линию чистого резонанса по килевой качке проводим из точки пересечения кривой τ′=Тψ=8 с горизонталью λ=140м. Линии, ограничивающие резонансную зону по килевой качке, проводим из точек пересечения горизонтали λ=140 м с кривыми τ′ =Тψ / 1,3=8/1,3=6 с и τ′ =Тψ /0,7=8/0,7=11 с
Ответ: вертикали, ограничивающие резонансную зону по бортовой качке, отсекают на внешней полуокружности курсовых углов значения 112º и 138º, а по килевой качке значения 45º и 100º.
Задачи
Исходные данные
Номер задачи
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Vs, уз.
14
14
10
12
9
12
11
8
10
13
Тθ, с
10
12
14
16
14
10
11
12
10
14
Тψ, с
6
6
5
6
5
5
8
5
5
4
q, град.
30
85
45
155
30
10
30
60
60
τ, с
4
4,5
9
16
8
4
5
7
5
7
Пример 4
Построение резонансной зоны бортовой качки по высоте волны. (Приложение 4)
Судно следует в условиях, когда волнение имеет явно выраженный нерегулярный характер. Определить резонансную зону бортовой качки по высоте волны 3 %-ной обеспеченности, τ рассчитывать с точностью до 1 с.
Дано: Тθ = 20 с; h3% = 4м.
Решение
Из точек шкал А и В, соответствующих hв = 4 м, проводим горизонтали до пересечения с кривой τ′ = 20 с в части диаграммы, расположенной выше кривой τ′ = ∞.
Из точек пересечения опускаем вертикали, которые на нижней части диаграммы ограничат зону значений V и q, отвечающих чистому резонансу бортовой качки.
Рассчитываем Тθ / 1,3 = 15,4 с и Тθ / 0,7 = 28,6 с. Так же, как и кривая τ′=20с, кривые τ′=/> и τ′=/> пересекаются горизонталями, упомянутыми в п.1. При этом образуется фигура с 4-мя точками пересечения. Из крайней левой и крайней правой точек пересечения проводим вертикальные линии, которые на нижней части диаграммы ограничат резонансную зону бортовой качки.
Крайней левой точкой пересечения будет точка пересечения кривой
τ′ = 29 с горизонталями h3% = 4м шкалы В, а крайней правой – точка пересечения кривой τ′ = 15 с и горизонталями h3% = 4м шкалы А. Внешнюю полуокружность курсовых углов диаграммы вертикали пересекут в точках со значением 115º и 132º.
Задачи
Исходные данные
Номер задачи
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
Тθ, с
16
10
14
15
14
12
10
15
16
14
hв, м
4
5
6
3
2
3
2
5
5
4
Тема: “Расчет условий отсутствия слеминга и штормование судна с застопоренными машинами»
Примеры решения
продолжение--PAGE_BREAK--
Пример 1
Расчет условий отсутствия слеминга. Условия отсутствия слеминга можно определить по выражению:
/>,
где: L – длина судна, м;
Тн – осадка носом, м;
А – коэффициент, зависящий от Fr (число Фруда) и />; Fr = /> (м/с);
В – ширина судна, м;
λmax – длина волны максимальная, м;
hв max – высота волны максимальная, м;
При условии отсутствия слеминга коэффициент А должен быть
/>
Дано. Судно следует навстречу волне. Рассчитать скорость, при которой слеминг будет отсутствовать. L= 139,4 м; В = 17,7 м; Тн= 6,5 м; λmax= 120 м; hв max= 5 м.
Решение:
/>= />= 0,89, принимаем А = 0,9;
По А = 0,9 и />= 8 по графику (см. Приложение 5) находим максимально допустимое значение Fr. В нашем случае Fr = 0,14.
Максимально допускаемая скорость судна
V = Fr/>
Задачи
Исходные данные
Номер задачи
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
L, м
139
140
130
96
113
115
93
130
140
96
В, м
18
20
18
14
17
17
14
18
20
14
Тн , м
5,2
4,8
4,2
4,3
7,0
5,8
5,2
5,8
3,4
4,0
λmax, м
120
170
120
100
110
110
100
150
160
100
hвmax ,м
4
6
3
3
6
4
5
4
4
3
Пример 2
Штормование судна с застопоренными машинами.
Судно может лечь в дрейф в том случае, когда оно, не имея хода, находится в условиях, достаточно удаленных от резонансного режима бортовой качки.
Это возможно при соблюдении условий
λ> />или λ< />
Дано: В = 14 м;h = 0,96 м.
Определить при какой длине волны судно может безопасно лечь в дрейф.
Решение
λ > />= />= 408 м или λ < />= />= 122 м
Ответ: судно может лечь в дрейф, если длина волны будет менее 120 м (результат 408 м практического интереса не представляет.)
Задачи
Исходные данные
Номер задачи
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
В, м
12,0
19,7
20,0
14,4
16,7
16,7
14,0
14,0
17,7
12,0
h, м
1,0
1,0
0,7
1,2
0,9
0,4
0,3
0,9
0,8
0,5
Тема: “Выбор оптимальных условий плавания на попутном волнении»
Примеры решения
Пример 1
Построение на универсальной диаграмме качки (Приложение 6) зоны, опасной при плавании на попутном волнении.
Принимаем кажущийся период волны, начиная с которого нахождение на гребне становится опасным
τ′ = /> Тθ
Дано: L = 56 м; λ = 60 м; Тθ = 10 с.
продолжение--PAGE_BREAK--
Построить опасную (за счет уменьшения остойчивости на гребне волны) зону для судна, следующего на попутном волнении.
Решение
1. Рассчитываем τ′ = 1,54 · Тθ = 1,54 · 10 = 15 с.
Из точек пересечения горизонтали, соответствующей λ = 60 м с кривыми τ′ = 15 с (по обе стороны кривой τ′ = ∞) опустим вертикали, которые в нижней части диаграммы ограничат опасную зону. В данном случае в пределах графика горизонталь пересекает только кривую τ′ = 15 с, расположенную выше кривой τ′= ∞. Вертикаль, опущенная, из этой точки пересечения отбивает на полуокружности КУ точки 116º. Зона левее этой вертикали – опасная.
Для полной оценки положения судна, кроме этой зоны, следует построить резонансные зоны по бортовой и килевой качке и только после этого принимать решение о выборе курса и скорости судна для штормования.
Задачи
Исходные данные
Номер задачи
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
L, м
144
134
140
130
95
113
115
150
45
75
λ, м
150
130
140
130
100
110
110
150
40
80
Тθ, м
12
12
20
18
15
7
19
17
8
10
Пример 2
Оценка параметров неблагоприятных попутных волн по вспомогательной диаграмме А.И. Богданова. ( Приложение 7)
Необходимость использования диаграмм Богданова определяется по вспомогательной диаграмме, на которой нанесены области неблагоприятных и опасных параметров, соответствующих неблагоприятных и опасных сочетаний скоростей и курсовых углов.
Дано: L = 116 м; λ = 110 м; hв 3% = 7 м.
Определить необходимость использования диаграмм А.И. Богданова.
Решение
На внутренней горизонтальной шкале вспомогательной диаграммы отложим величину длины судна L = 116 м и от этой точки проведем вертикальную линию до кривой, от точки пересечения с которой проведем горизонталь до внутренней вертикальной шкалы, с которой снимем значение hв 3% расчеты или определим эту величину по формуле
h3% расч. = 0,22 ∙ L0,715 = 0,22 116 0,715 = 6,8 м
Рассчитаем отношения />/>
По значениям λ/L=0,95 и hв3% / h3%=1,03, используя внешнюю оцифровку шкал, проводим горизонтальную и вертикальную линии.
Точка пересечения проведенных линий находится в опасной зоне вблизи параметра, обозначенного цифрой 1, где высоты волн очень близки к расчетным.
Для определения безопасных курсов и скоростей воспользуемся основными диаграммами Богданова, выбирая ту, которая соответствует данной загрузке судна и наблюдаемой высоте волны 3 % обеспеченности.
Задачи
Исходные данные
Номер задачи
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
L, м
110
120
90
140
150
160
126
127
95
137
λ, м
90
130
100
130
160
110
140
120
110
150
hв3%
6
7
7
8
6
8
7
6
7
8
Пример 3
Выбор оптимальных условий для движения судна.
а) Судно следует в условиях регулярного волнения Vs = 10 уз.; q= 45º;
Тθ = 14 с; Тψ = 6 с; λ = 100 м. (Приложение 8)
Построить резонансные зоны и выбрать маневр изменением курса для выхода из них.
Решение
/>=/>= 11 с; />=/>= 20 с; />=/> =4,5 с; />= />=8,5 с.
Строим резонансные зоны.
Приводим волну на курсовой угол q= 96÷125º.
Задачи
Исходные данные
Номер задачи
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
Vs, уз.
продолжение--PAGE_BREAK--
14
12
8
10
6
4
10
12
9
14
q, град.
130
110
75
160
25
15
160
113
114
155
Тθ, с
16
17
14
12
14
12
15
17
12
15
Тψ, с
7
7
7
6
6
5,5
6,5
7,5
6
6,5
λ, м
100
40
60
30
70
40
130
80
100
80
Изменить
Vs
q
q
Vs
q
Vs
q
q
Vs
Vs
Пример 4
б) Судно следует на попутном волнении. L = 122 м; Vs = 13 уз.; q= 170º;
θ = 13 с; Тψ = 7 с; λ = 100 м. (Приложение 9)
Построить опасную зону и выбрать маневр для безопасного штормования с учетом резонансных зон бортовой и килевой качки.
Решение
1.По методике, изложенной в примере 1 этой темы, строим опасную зону для
τ′ = 1,54 · Тθ; τ′ = 1,54 · 13 = 20 с.
Строим резонансную зону бортовой качки для
τ′ = />= />= 10 с и τ′ = />= 19 с.
Строим резонансную зону килевой качки для
τ′ = />= 5,5 с и τ′ = />= 10 с.
Можно, оставаясь на прежнем курсе, сбавить ход до 5 уз. Судно будет удерживаться на границе резонансных зон бортовой и килевой качки.
Задачи
Исходные данные
Номер задачи
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
L, м
102
80
110
102
80
123
123
110
42
100
Vs, уз.
11
12
14
13
12
16
17
16
11
16
Тθ, с
25
9
14
12
11,5
14
19
12
10
12
Тψ, с
6,5
5,5
6,5
5,5
4,5
5
6,5
5
4
6,5
q, град.
170
165
170
175
165
170
170
160
170
175
λ, м
90
70
100
90
80
110
115
100
40
100
Рекомендованная литература
для решения задач для плавання в штормовых условиях
Управление судном и его техническая эксплуатация. Учебник для учащихся судоводительских специальностей высших инженерных морских училищ. Под редакцией А.И. Щетининой. 3-е издание. – М. Транспорт, 1983, стр. 396 – 403.
Управление судном и его техническая эксплуатация. Учебник для учащихся судоводительских специальностей высших инженерных морских училищ. Под редакцией А.И. Щетининой. 2-е издание. – М. Транспорт, 1975, стр. 407 – 414.
Сборник задач по управлению судами. Учебное пособие для морских высших учебных заведений. Н.А. Кубачев, С.С. Кургузов, М.М. Данилюк, В.П. Махин. – М. Транспорт, 1984, стр. 68 — 76.
продолжение--PAGE_BREAK--
Рекомендации по организации штурманской службы на морских судах Украины (РШСУ-98). Одесса, 1998, стр. 95 – 100.
Тема: “Буксировка судов”
І. Расчет однородной буксирной линии
Пример решения
Дано: длина буксирного троса ℓб = 300 м, вес одного погонного метра троса в воздухе q = 92 Н, горизонтальная составляющая натяжения троса
То = 80 кН.
Определить:
1)расстояние между судами АВ = 2х;
2)стрелку провеса буксира ƒ;
3)длину буксирного троса, необходимого для прохода пролива с допустимой стрелкой провеса буксира ƒдоп = 8 м.
Решение
Вес одного погонного метра троса в воде q1 = q·0,87 = 92 0,87 = 80 Н.
Параметр буксирной линии а = />.
Определим х – половину длины между судами
/>,
где ℓ — длина участка буксирного троса от вершины буксирной линии до буксирующего или буксируемого судна.
/>/>= 0,14944
х = 0,14944 />= 0,14944 1000 = 149,44 м
4. Расстояние между судами АВ = 2 х = 2 149,44 = 298,88 м/> м
5. Определим /> — 1 = /> — 1 = 1,01119 – 1 = 0,01119
6. Определим стрелку провеса буксира ƒ=0,01119 />= 0,01119 1000=11,2 м
7. Длина буксирного троса с допустимой стрелкой провеса ƒдоп = 8 м
Из формулы
/>— 1
/>= />= />= 126,74 м ≈ 127 м
Задачи
Исходные данные
Номер задачи
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
ℓб, м
300
400
400
400
400
600
600
550
350
320
q, Н
84
92
92
104
104
104
104
92
92
84
То, Н
40
70
310
200
120
120
280
200
140
60
ƒдоп., м
12
10
4
6
10
20
10
10
5
6
IІ. Расчет неоднородной симметричной буксирной линии
Пример решения
Дано: симметричная буксирная линия состоит из 2-х участков троса АС и DВ длиной ℓт = 180 м каждый и участка цепи СD длиной 50 м (2ℓц). Вес одного погонного метра троса в воздухе qmp = 92 Н, цепи qц = 687 Н. Горизонтальная составляющая натяжения буксира То=100 кН.
Определить:
1)расстояние между судами АВ;
2)стрелку провеса ƒЕ.
Решение:
Вес одного погонного метра троса и цепи в воде
q'mp = 0,87 92 = 80 Н q'ц = 0,87 687 = 598 Н
Параметры буксирной линии тросового и цепного участков буксира
/>mp = />/>ц = />
3. Достроим буксирную линию ВD до вершины М
/>,
где ℓц – длина половины цепного участка буксира
/>
4. Для участка цепи ℓц = 25 м определим
/>/>= 0,14915
х1D = 0,14915 /> = 0,14915 167 = 24,91 м
/>— 1 = /> — 1 = 0,01114
ƒ'E = 0,01114 /> = 0,01114 167 = 1,86 м
5. Для участка ВМ определим ℓ = ℓт + ℓƒ = 180 + 187 = 367 м
/>/>= 0,28953
х2В = 0,28953 /> = 0,28953 1250 = 361,93 м
/>— 1 = /> — 1 = 0,04221
ƒм = 0,04221 /> = 0,04221·1250 = 52,76 м
6. Для участка МД = ℓƒ = 187 м определим
/>/>= 0,14905
х2D = 0,14905 /> = 0,14905 1250 = 186,31 м
продолжение--PAGE_BREAK--
/>— 1 = /> — 1 = 0,01113
ƒ'м = 0,01113 ·/> = 0,01113 1250 = 13,91 м
Расстояние между судами
АВ = 2 (х2В – (х2D — х1D)) = 2 (361,93 – (186,31 – 24,91)) = 401,06/>м
Стрелка прогиба
ƒE= ƒм– (ƒ'м— ƒ'E) = 52,76 – (13,91 – 1,86) = 40,71 м/>м
Задачи
Исходные данные
Номер задачи
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
ℓm, м
150
150
200
200
200
300
300
250
250
200
ℓц, м
25
100
25
50
100
50
100
50
100
150
qm, Н/м
92
76
92
76
104
92
104
104
92
76
qц, Н/м
687
687
853
853
853
687
687
853
853
687
То, кН
50
200
120
400
100
100
250
450
450
600
IІІ. Расчет неоднородной несимметричной буксирной линии
Пример решения
Дано: несимметричная буксирная линия, состоящая из участка троса АD ℓm = 400 м и участка цепи DВ ℓц = 50 м. Вес одного погонного метра троса в воздухе qm = 92 Н, цепи qц = 687 Н. Горизонтальная составляющая натяжения буксира То = 49 кН.
Определить:
1)положение вершины буксирной линии DЕ = ℓх;
2)проверить решение, вычислив провес буксирной линии в ее вершине по однородной ƒ1 и неоднородной ƒ2 ее части;
3)определить расстояние между судами АВ.
Решение
Вес одного погонного метра троса и цепи в воде
q'm = 0,87 · 92 = 80 Н q'ц = 0,87 687 = 598 Н
Параметры буксирной линии тросового и цепного участков
/>m = />/>ц = />
Из прилагаемой таблицы для поправочного коэффициента α
/>ц / ℓц
α
/>ц / ℓц
α
/>ц / ℓц
α
0,00
1,000
1,00
0,368
2,00
0,135
0,05
0,951
1,05
0,350
2,10
0,122
0,10
0,905
1,10
0,333
2,20
0,111
0,15
0,861
1,15
0,317
2,30
0,100
0,20
0,819
1,20
0,301
2,40
0,091
0,25
0,779
1,25
0,286
2,50
0,082
0,30
0,741
1,30
0,272
2,60
0,074
0,35
0,705
1,35
0,259
2,70
0,067
0,40
0,670
1,40
0,247
2,80
0,061
0,45
0,638
1,45
0,235
2,90
0,055
0,50
0,606
1,50
0,223
3,00
0,050
/>ц / ℓц
α
/>ц / ℓц
α
/>ц / ℓц
продолжение--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
1,25
0,286
2,50
0,082
0,30
0,741
1,30
0,272
2,60
0,074
0,35
0,705
1,35
0,259
2,70
0,067
0,40
0,670
1,40
0,247
2,80
0,061
0,45
0,638
1,45
0,235
2,90
0,055
0,50
0,606
1,50
0,223
3,00
0,050
0,55
0,577
1,55
0,212
3,10
0,045
0,60
0,549
1,60
0,202
3,20
0,041
0,65
0,522
1,65
0,192
3,30
0,037
0,70
0,497
1,70
0,183
3,40
0,033
0,75
0,472
1,75
0,174
3,50
0,030
0,80
0,449
1,80
0,165
3,60
0,027
0,85
0,427
1,85
0,157
3,70
0,025
0,90
0,407
1,90
0,150
3,80
0,022
0,95
0,387
1,95
0,142
3,90
0,020
4,00
0,018
по значению />= /> найдем α = 0,073
Длина участка троса DЕ от точки соединения с цепью до вершины буксирной линии
DЕ = ℓх = /> = /> ≈ 56,46 м
Для фиктивного участка цепи DМ = ℓф = ℓх/>
Для участка АЕ
ℓАЕ = ℓm — ℓх = 300 – 56,46 = 243,54 м
/>/>= 0,13579
/>0,13579 х1А= 0,13579 />m = 0,13579 · 1788 = 242,79 м
Для участка DЕ = ℓх = 56,46 м
/>/>= 0,03157
/>0,03157 х1D= 0,03157 · />m = 0,03157 · 1788 = 56,45 м
Для участка ВМ = ℓц + ℓф = 75 + 6,23 = 81,23 м
/>
/>0,40146х2В= 0,40146 />ц = 0,40146 197 = 79,09 м
Для участка DМ = ℓф = 6,23 м
/>
/>0,03162х2D= 0,03162· />ц = 0,03162 · 197 = 6,23 м
Расстояние между оконечностями судов при То = 118 кН
АВ = х1А + х1D + х2В – х2D = 242,79 + 56,45 + 79,09 – 6,23 = 372,1 м
Параметры буксирной линии тросового и цепного участков буксира при
То доп. = 388 кН
/>m' = />/>ц' = />
Так как />> 4, α = 0 (см. таблицу «Поправочный коэффициент α»)
Длина участка троса DE' от точки соединения с цепью до вершины буксирной линии при То доп.= 388 кН
DE' = ℓх' = />
Для фиктивного участка цепи DМ при То доп. = 388 кН
ℓф' = ℓх' />
Для участка АЕ при То доп. = 388 кН
ℓ'АЕ = ℓт — ℓх' = 300 – 52 = 248 м
/>/>= 0,04218
х'1А= 0,0418 />m' = 0,0418 5878 = 247,93 м
Для участка DЕ'= ℓх' = 52 м при То доп. = 388 кН
/>/>= 0,00885
продолжение--PAGE_BREAK--
х'1D= 0,00885 />m' = 0,00885 5878 = 52,02 м
Для участка ВМ' = ℓц + ℓф' = 75 + 5,7 = 80,7 м
/>
х'2В= 0,12403 />ц = 0,12403 649 = 80,5 м
Для участка DМ' = ℓ'ф = 5,7 м
/>
х'2D= 0,00878 />ц' = 0,00878 649 = 5,7 м
Расстояние между оконечностями судов при Тодоп. = 388 кН
А'В' = х'1А + х'1D + х'2В – х'2D = 247,93 + 52,02 + 80,5 – 5,7 = 374,75 м
Весовая игра буксирной линии ∆в = А'В' – АВ = 374,75 – 372,1 = 2,65 м
Наибольший провес буксирной линии найдем из однородного участка
АЕ = 243,54 м
/>— 1 = /> — 1 = 0,00923
ƒ = 0,00923 />m = 0,00923 1788 = 16,5 м
Наибольший провес буксирной линии
ƒ = ƒЕ = 16,5 м
Задачи
Исходные данные
Номер задачи
141
142
143
144
145
146
147
148
149
15
ℓm, м
300
300
400
400
400
400
600
600
350
350
qm, H/м
76
76
76
76
76
76
92
92
71
71
ℓц, м
50
100
25
50
75
100
25
75
25
50
qц, Н/м
687
687
853
853
853
853
687
687
853
853
То, кН
118
118
88
88
88
88
137
137
49
49
Тодоп., кН
388
388
300
300
300
300
490
490
275
275
Рекомендованная литература:
1.Сборник задач по управлению судами. Учебное пособие для морских высших учебных заведений. Н.А. Кубачев, С.С. Кургузов, М.М. Данилюк, В.П. Махин. – М. Транспорт, 1984, стр. 93 — 108.
2. Управление судном и его техническая эксплуатация. Учебник для учащихся судоводительских специальностей высших инженерных морских училищ. Под редакцией А.И. Щетининой. 3-е издание. – М. Транспорт, 1983, стр. 462 – 490.
3.Управление судном и его техническая эксплуатация. Учебник для учащихся судоводительских специальностей высших инженерных морских училищ. Под редакцией А.И. Щетининой. 2-е издание. – М. Транспорт, 1975, стр. 459 – 481.
Управление судном. Под общей редакцией В.И. Снопкова, – М. Транспорт, 1991, стр. 90 — 115.
Тема: “Снятие судов с мели”
Примеры решения
I. Снятие судов с мели стягиванием
Судно сидит на мели всем корпусом. Грунт – глина с песком. Пробоин нет. Силу присоса грунта не учитываем. Расположение судов-спасателей согласно схеме. Судно № 1 – однотипное с аварийным, суда №№ 2,3 – спасатели с упором винта на переднем ходу РПХ 2,3 = 287 кН.
Исходные данные:
Д = 9220 m, />= 115 м, Тн = 6,5 м, Т¤ = 6,8 м, Тк = 7,1 м; Тн1 = 5,2 м,
Т¤1 = 6,5 м, Тк1 = 7,8 м; число тонн на 1 м изменения средней осадки
q = 1600 m/м, коэффициент трения стального корпуса судна о грунт
ƒ=0,32, РПХ1=480кН, абсцисса ЦТ ватерлинии хƒ = — 0,6м, продольная метацентрическая высота Н = 120 м.
Определить количество груза, которое необходимо выгрузить с судна, чтобы оно могло сняться с мели методом стягивания.
Решение.
1.Определим величину потерянного водоизмещения
∆Д = q (Тср – Тср1)
где Тср = />м />
Тср – средняя осадка до посадки на мель, м
Тср, Тср1 следует подсчитывать с точностью до 1 см
Тср1 = />м
Тср – средняя осадка после посадки на мель, м
∆Д = 1600 (6,8 – 6,5) = 480 m
2.Определим усилие, необходимое для снятия судна с мели
F= ƒ·∆Д = 0,32 480 = 153,6 m = 1506,8 кН
3.Найдем величину усилия, развиваемого совместно судами-спасателями при стягивании судна с мели
F1 = РПХ1 + 2РПХ 2,3cos30º = 480 + 2 287 0,866 = 977,1 кН
Количество груза, подлежащего снятию с судна
продолжение--PAGE_BREAK--
Р = />m
Дифферентующий момент на 1 м
m = />m/м
Определим абсциссу ц.т. снимаемого груза
хр = хƒ + />
где ∆Тн = Тн — Тн1 = 6,5 – 5,2 = 1,3 м
∆Тк = Тк – Тк1 =7,1 – 7,8 = -0,7 м
хр = -0,6 + />м
Задачи
Исходные данные
Номер задачи
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
Д, m
127200
110000
45840
33350
18560
17900
17400
12740
9860
9530
/>, м
235,85
235
195
165
140,1
140
134,5
130,3
113
115
Тн, м
15,9
13,8
10,5
9,74
9,50
8,90
8,85
7,80
7,12
6,90
Т, м
16,0
14,0
10,7
9,74
9,68
8,93
9,15
7,85
7,16
7,00
Тк, м
16,1
14,2
10,9
9,74
9,86
8,96
9,45
7,90
7,20
7,10
Тн1, м
13,0
11,2
8,8
7,62
6,10
7,20
8,00
6,78
5,92
5,93
Т1, м
15,15
13,55
10,1
8,95
8,85
8,58
8,95
7,65
6,90
6,80
Тк1, м
17,3
15,9
11,4
10,28
11,60
9,96
9,90
8,52
7,88
7,67
q, m /м
8400
8300
4670
3680
2430
2330
2200
1910
1600
1600
Н, м
230
210
255
207
144
146
140
136
120
120
хƒ , м
-0,5
-0,5
±0
-0,2
-3,1
-1,0
+0,6
-0,2
-0,8
-0,2
ƒ
0,22
0,42
0,30
0,38
0,32
0,22
0,42
0,30
0,38
0,32
РПХ1, кН
1679,1
1650,2
1239
771
750
565,4
713,1
532,4
438,2
398,5
РПХ2,3, кН
740
730
560
340
310
325
385
355
315
205,6
II. Снятие судов с мели способом отгрузки
Судно сидит на мели носовой частью. Пробоин нет. Силу присоса грунта не учитываем.
Исходные данные:
Д = 9220 m, />= 115 м; Тн = 6,5 м; Тк = 7,1 м; Тн1 = 5,2 м; Тк1 = 7,8 м; число тонн на 1 м изменения средней осадки q = 1600 m/м, продольная метацентрическая высота Н = 120 м; поперечная метацентрическая высота h = 0,9 м; координаты ц.m. выгружаемого груза из носового трюма х1 = +40 м; z1 = +3 м; из кормового трюма х2 = -40 м; z2 = +8 м; абсцисса ц.m. ватерлинии
хƒ = -0,6 м.
Определить количество груза, которое необходимо выгрузить из носового и кормового трюмов, чтобы судно оказалось на плаву.
Решение.
Определим дифферентующий момент на 1 м:
продолжение--PAGE_BREAK--
m = />m/м
Определим среднюю осадку до и после посадки на мель
Тср = />м
Тср1 = />м
Определим общее количество груза, подлежащего снятию с судна:
Р = ∆Д = q (Тср – Тср1) = 1600 (6,8 – 6,5) = 480 m
Определим абсциссу точки приложения равнодействующей сил реакции грунта:
хр = хƒ + />
где ∆Тн = Тн — Тн1 = 6,5 – 5,2 = 1,3 м
∆Тк = Тк – Тк1 =7,1 – 7,8 = -0,7 м
хр = -0,6 + />м
Определим количество груза, которое необходимо выгрузить из носового трюма:
Рн = Р/>m
6.Определим количество груза, которое необходимо выгрузить из кормового трюма: Рк = Р – Рн = 480 – 477 = 3 m*
7.Определим осадку носом после снятия груза:
Тн' = Тн – Р/>6,5 – 480 />м
Примечание:в случае отрицательной величины Рк это количество груза нужно погрузить в трюм
8.Определим осадку кормой после снятия груза:
Тк' = Тк + Р/>7,1 + 480 />м
9.Определим поправки на поперечную и продольную метацентрические высоты
∆h = -/>
где: ∆Тср = />м;
z= />м
∆h= -/>м;
∆Н = -/>= -/>м.
Задачи
Исходные данные
Номер задачи
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
Д, m
110000
45840
33350
18560
17900
17400
12740
9860
9530
127200
/>, м
235
195
165
140,1
140
134,5
130,3
113
115
235,85
Тн, м
13,8
10,5
9,74
9,50
8,90
8,85
7,80
7,12
6,90
15,9
Тк, м
14,2
10,9
9,74
9,86
8,96
9,45
7,90
7,20
7,10
16,1
Тн1, м
11,2
8,8
7,62
6,10
7,20
8,00
6,78
5,92
5,93
13,0
Тк1, м
15,9
11,4
10,28
11,60
9,96
9,90
8,52
7,88
7,67
17,3
q, m/м
8300
4670
3680
2430
2330
2200
1910
1600
1600
8400
Н, м
210
255
207
144
146
140
136
120
120
230
h, м
2,0
2,6
1,03
1,03
0,96
0,95
0,97
0,99
0,91
2,5
хƒ , м
-0,5
±0
-0,2
-3,1
-1,0
+0,6
-0,2
-0,8
-0,2
-0,5
х1, м
+82
+61
+54
+50
+50
+50
+45
+40
+40
продолжение--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
ℓт, м
440
420
420
400
380
380
350
350
800
700
Рразр., кН
1025
886
886
764,7
764,7
612,1
457,1
457,1
2982
1765,8
Sт х 10-4 м2
7,48
6,47
6,47
6,84
5,64
4,58
4,58
4,58
19,0
12,9
Рекомендованная литература:
1.Сборник задач по управлению судами. Учебное пособие для морских высших учебных заведений. Н.А. Кубачев, С.С. Кургузов, М.М. Данилюк, В.П. Махин. – М. Транспорт, 1984, стр. 109 — 121.
2. Управление судном и его техническая эксплуатация. Учебник для учащихся судоводительских специальностей высших инженерных морских училищ. Под редакцией А.И. Щетининой. 3-е издание. – М. Транспорт, 1983, стр. 491 – 509.
3.Управление судном и его техническая эксплуатация. Учебник для учащихся судоводительских специальностей высших инженерных морских училищ. Под редакцией А.И. Щетининой. 2-е издание. – М. Транспорт, 1975, стр. 491 – 516.
Управление судном. Под общей редакцией В.И. Снопкова, – М. Транспорт, 1991, стр. 115- 132.
Приложение 1
Номограмма NPL
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Диаграмма А.И. Богданова для оценки параметров неблагоприятных />попутных волн
/>
/>