Реферат: Теория и практика управление судном

--PAGE_BREAK-- 
Примечания: 1. Судно, аналогичное буксируемому судну из разд. 1 «Буксировка судов морем». 2. Пробоин и крена нет.

Задание к разд. 2 курсовой работы:
Оценить возможности снятия судна с мели.
2.1. Силы, действующие на судно, сидящее на мели
Реакция грунта (сила давления судна на грунт). При посадке на мель уменьшается осадка судна, т.е. происходит как бы потеря его водоизмещения, которая приводит к нарушению равновесия между весом судна и силами поддержания воды.
Величина потерянного водоизмещения D определяется по формуле:
D = q(Tcp – Tcp)= 200(-0,05-(-0,55) = 200*0,6 = 120
где q — число тонн на <metricconverter productid=«1 м» w:st=«on»>1 м осадки (определяется по грузовой шкале с учетом плотности воды), по условию задания = 20т на 1см = 200т на 1метр осадки.
q  =  200т    ???
Средняя осадка до посадки на мель рассчитывается по формуле
Тср = (Тн + Тк)/2 = (7,75 – 7,85)/2 = -0,05
где  Тн, Тк — соответственно осадки носом и кормой до посадки на мель.
Средняя осадка после посадки на мель рассчитывается по формуле.
Т'ср = (Т'н + Т'к)/2 = (7,10 – 8,20)/2 = -0,55
где  Т'н, Т'к — осадки носом и кормой, снятые после посадки на мель.  
Реакция грунта R, кН, рассчитывается по формуле
R=g*D          R = ???*120 =
где g — ускорение свободного  падения.
При повреждении корпуса и поступлении воды внутрь судна сила реакции грунта увеличивается на величину веса влившейся воды.
Сила присасывания грунта — прилипание к корпусу частиц грунта, создающих тем больший эффект присасывания, чем большей вязкостью обладает грунт. Наибольшее присасывание наблюдается у вязкой глины.
Сила ударов волн при длительном воздействии приводит к разрушению корпуса. При снятии с мели, как правило, оказывает положительное влияние, раскачивая корпус и тем самым уменьшая силу присасывания и силу трения корпуса о грунт.
Сила давления ветра в зависимости от направления ветра увеличивает или уменьшает тяговое усилие, необходимое для снятия судна с мели.
2.2. Снятие с мели работой машины на задний ход
Прежде всего необходимо определить:
• стягивающее усилие F, необходимое для снятия с мели,
F = fR,       F = 0.5*???
где f — коэффициент трения корпуса о грунт (зависит от характера грунта и выбирается из специальной литературы). Если характер грунта неизвестен, то f принимается равным 0,5;
• силу тяги винта на задний ход Рзх (из паспортной диаграммы тяги или расчетными методами).
Если стягивающее усилие соизмеримо с силой тяги винта, то снятие с мели возможно при работе машины на задний ход. В противном случае необходимо использовать один из методов уменьшения силы реакции грунта: дифферентование, кренование, частичную разгрузку.
2.3. Снятие с мели дифферентованием
Дифферентование используется при посадке судна на отдельную банку небольших размеров, когда место касания грунта расположено в оконечно­стях судна, а под остальной частью киля имеется достаточный запас глубин. Наиболее простым способом изменения дифферента является перекачка бал­ласта или топлива из района посадки в противоположную оконечность.
Первоначально определяется величина потери осадки АБ в месте соприкосновения с грунтом (рис. 2.1):
<imagedata src=«31833.files/image012.jpg» o:><img width=«445» height=«152» src=«dopb147983.zip» v:shapes="_x0000_i1029">
Рис. 2.1. Схема посадки судна на мель
АБ = Тк+(Тн — Тк)(1/2 +xa/L)
где Тн = Тн -Тн1;   Тк = ТК -Tк1;
ха — абсцисса внешней кромки банки; = ???
L — длина судна между перпендикулярами;
Тн, Тн1 — осадка носом до и после посадки на мель;
Тк, Тк1 — осадка кормой до и после посадки на мель.
У судна, находящегося на плаву с осадкой  Тн и  Тк в результате продольного перемещения груза массой Р, центр тяжести которого расположен в точке с абсциссой  x1, в точку с абсциссой x2 изменения осадок носом Т'н и кормой Т'к составят:
Т'н = P(x2 – x1)L/2DH;        Т'к = P(x2 – x1)L/2DH
где D — водоизмещение при средней осадке, которую судно имело до посадки на мель;
Н — продольная метацентрическая высота;
L — длина судна между перпендикулярами.
Далее с учетом полученных значений Т'н и Т'к определяется величина уменьшения осадки в месте касания грунта аб (рис. 2.2),
аб = Т'к + (Т'н — Т'к)(1/2 + xa/L)
<imagedata src=«31833.files/image014.jpg» o:><img width=«472» height=«145» src=«dopb147984.zip» v:shapes="_x0000_i1030">
Рис. 2.2, Схема изменения посадки судна при дифферентовке
Если аб > АБ, то судно после дифферентовки оказывается на плаву. В противном случае уменьшается значение силы реакции грунта. Новое значение силы реакции грунта после дифферентовки Rt можно примерно оценить по следующей формуле:
Rд — R (АБ — аб)/АБ
При приемке или снятии груза на судне, находящемся на плаву, для расчета изменения осадок носом и кормой используются следующие формулы:
Тн =+P(xL/DH+1/q);         Тк =-P(xL/DH-1/q),
где х — абсцисса центра тяжести груза.
При снятии груза его масса Р вводится со знаком (+), а водоизмещение судна уменьшается на величину снятого груза и, наоборот, при приеме груза его масса вводится со знаком (-), а водоизмещение судна увеличивается на величину принятого груза.
2.4. Снятие с мели кренованнем
Кренование применяется, когда судно село на мель одним бортом, а со стороны другого борта имеются достаточные глубины. Креновать судно можно перекачкой топлива, балласта или перемещением груза с борта, находящегося, на мели, на другой борт до тех пор, пока главная палуба не войдет в воду.
В результате поперечного перемещения груза массой Р, центр тяжести которого располагается в точке с ординатой Y1, в точку с ординатой Y2 изме­нения осадок бортов при креновании Т'кp  составят:
Т'кp  = +/- (P(y2 – y1)B)/2Dh
где D — водоюмещениа при средней осадке, которую судно имело до посадки на мель;
h — поперечная метацентрическая высота;
В — ширина судна.
ВеличинаТ'кp  будет отрицательной для борта, находящегося на мели, и положительной — для борта, находящегося на плаву.
Дальнейшие действия аналогичны дифферентовке судна.
2.5. Снятие с мели с использованием частичной разгрузки
Частичная разгрузка судна применяется при посадке на мель всем корпусом, а также в случае, когда дифферентовка и кренование судна не дают положительных результатов. Разгрузка является наиболее эффективной, а иногда и единственной мерой самостоятельного снятия судна с мели и чаще всего связана с потерей части груза. Поэтому, принимая решение о частичной разгрузке, необходимо учитывать, насколько велика опасность гибели судна, если на получение помощи в ближайшее время нельзя рассчитывать.
При частичной разгрузке определяется масса груза Р, подлежащего выгрузке, с тем чтобы судно могло самостоятельно сняться с мели работой машины на задний ход:
P = (F – Pзх)/fg;       Рзх = 0,5Рпх
Порядок расчета Рпх = Рео  дан в разд. 1 «Буксировка судов морем».
<imagedata src=«31833.files/image016.jpg» o:><img width=«485» height=«144» src=«dopb147985.zip» v:shapes="_x0000_i1031">
Рис. 2.3. Каргоплан судна
Абсцисса и ордината центра тяжести снимаемого груза должны совпадать или находиться близко к абсциссе ХR и ординате YR   равнодействующей силы реакции грунта:
XR = DH/DL(Tн – Tk); yR = Dh/D * sinкр.
При снятии грузов, расположенных в различных местах (рис. 2.3), координаты их общего центра тяжести определяются из выражений:
X = (p1x1+ p2х2+… + pпхп)/(р1+ p2+… + рп);
Y = (p1y1+ p2y2+… + pпyп)/(р1+ p2+… + рп)
где  р1, р2,…рn —массы отдельных грузов;
xn,yn —их координаты.
Примечание. При проведении перечисленных операций необходимо осуществлять контроль за изменением метацентрической высоты.
При снятии с судна водоизмещением D и осадкой Тср груза массой Рсн с точки (Хсн, Zсн) величина поперечной метацентрической высоты h1 определится следующим образом:
h1 = h – Рсн/(D – Рсн)(Тср – Tср/2 – h – Zсн)
где h — начальная метацентрическая высота, м.
Изменение средней осадки вычисляется по формуле
Тср = Рсн/q

2.6. Использование якорного устройства при снятии с мели
Для создания дополнительного стягивающего усилия и уменьшения давления корпуса на грунт при посадке на мель носовой оконечностью судна можно использовать якорное устройство. Становые якоря при помощи грузовых стрел или кранов заводятся как можно дальше в корму. Во время снятия с мели сила тяги брашпиля дополняет силу тяги винта на задний ход. Завозка на шлюпках стоп-анкеров и верпов, особенно на современных крупнотоннажных судах, обычно не дает положительных результатов.
2.7. Снятие с мели с помощью других судов
Буксировка наиболее часто используется для снятия судна с мели с посторонней помощью. Рассчитывается необходимое стягивающее усилие и если оно соизмеримо с суммарной силой тяги винтов судов-спасателей, то снятие с мели возможно буксировкой. По возможности машина аварийного судна должна работать на задний ход: при этом кроме создания дополнительного стягивающего усилия, из-за вибрации уменьшается присасывание корпуса к грунту и уменьшается коэффициент трения корпуса о грунт.
Типичная схема буксировки при стягивании судна с мели приведена на рис. 2.4.
<imagedata src=«31833.files/image018.jpg» o:><img width=«406» height=«173» src=«dopb147986.zip» v:shapes="_x0000_i1032">
Рис. 2.4. Схема расположения спасателей при снятии судна с мели
При такой расстановке (см. рис. 2.4) стягивающее усилие F определяется по формуле:
F = (P1 + Pя1) + (Р2 + Ря2)cos2 + (Р3 + Ря3)cos3 + Рзх
где Р1, Р2, Р3, Рзх — силы тяги винтов судов;
Ря1, Ря2, Ря3 — силы тяги, создаваемые якорными устройствами судов-спасателей.
2.8. Якорное снабжение морских судов
Масса каждого станового якоря Q, кг, должна быть не менее
Q = kNc,
где к — коэффициент, равный 3,0; 2,75; 2,50 и 2,00, соответственно для судов неограниченного района плавания и ограниченных районов плавания I, II и  ІІІ.
Суммарная длина обеих цепей l2, м, для становых якорей определяется
в виде
<img width=«2» height=«2» src=«dopb147987.zip» v:shapes="_x0000_s1029">l2 =√ 87r 4   Nc
где r — коэффициент, равный 1,00; 0,88; 0,76 и 0,64, соответственно для судов неограниченного района плавания и ограниченных районов плавания I, II и III.
Полученное по формуле значение длины цепи должно быть округлено до ближайшего целого числа смычек и равно не менее <metricconverter productid=«200 м» w:st=«on»>200 м для судов неограниченного района плавания.
Калибр цепей, мм,
<img width=«2» height=«2» src=«dopb147987.zip» v:shapes="_x0000_s1030">d =√ st  Nc
где s — коэффициент, равный 1,00; 0,94; 0,88 и 0,82, соответственно для судов неограниченного района плавания и ограниченных районов плавания I, II и III;
t — коэффициент, равный 1,75; 1,55; 1,35, соответственно для цепей обыкновенной, повышенной и особой прочности.
2.9. Снятие с мели буксировкой рывками
Буксировка рывками используется в случае, когда стягивающее усилие недостаточно для снятия аварийного судна с мели. При рывке возникают силы инерции, которые могут многократно превысить разрывную прочность буксирного троса. Чтобы этого не произошло, необходимо рассчитать допустимую скорость буксировщика к моменту начала рывка.
Во время разгона до скорости V буксировщик водоизмещением D накапливает кинетическую энергию:
Ek = DV2/2
которая переходит в потенциальную энергию упругой деформации буксирного троса Еп:
Еп = lтР2раз/8d2
где lт — длина буксирного троса,
Рpаз — разрывное усилие троса;
d- диаметр троса;
 — упругость троса ( — 37 кН/мм2 ).
Приравнивая Ек и Еп находим допустимую скорость буксировщика, при которой усилия в буксирном тросе не превышают половины его разрывного усилия:
V = √Рраз/2   lт/Dd2
2.10. Снятие с мели устройством каналов и размывом грунта
Устройство каналов с размывом  грунта используется на мягких грунтах, когда другие способы снятия судна с мели не дали положительных результатов.
Обычно для размыва грунта используются специалюированные /суда-спасатели, буксиры, ледоколы. Поскольку эффективность размыва находится в прямой зависимости от уклона гребного вала, на судне-спасателе создается максимально возможный дифферент на корму. Далее спасатель становится на якоря на безопасной глубине и заводит на аварийное судно стальные; швартовы. После обтягивания якорных цепей и швартовых он/дает ход, постепенно увеличивая обороты. Направление размыва грунта и ширина канала определяются перекладками руля и разворотами судна-спасателя с помощью якорей и швартовых. Во время работы промерами периодически контролируются глубины и ведется наблюдение за струей от винтов. Отсутствие в струе частиц грунта свидетельствует о том, что размыв на данном участке закончен.
Примечание. Необходимо отметить, что все перечисленные способы снятия судна с мели в сложных случаях посадки используются комплексно. Например, производят дифферентовку и частичную разгрузку судна, затем для увеличения  стягивающего усилия заводят якоря. Буксировке судна для снятия с мели другими судами или спасателями обычно предшествуют все перечисленные ранее способы уменьшения силы реакции грунта, и в самых неблагоприятных случаях производится образование канала размывом грунта, если в направлении стягивания имеются недостаточные глубины. При наличии водотечности корпуса до начала работ по снятию с мели производится заделка пробоин и откачка воды из затопленных отсеков.

3. РАСЧЕТ КРЕПЛЕНИЯ ПАЛУБНЫХ ГРУЗОВ
Таблица 3.1
Исходные данные для расчетов крепления палубных грузов
Исходные данные
Вариант 1
Вариант 2
Вариант 3
Перевозится тяжеловес (ящик прямоугольной формы) весом 30 тонн, размером 5 * 2 * <metricconverter productid=«3 м» w:st=«on»>3 м (длина, высота, ширина), установленный на палубе вдоль судна между комингсом люка и фальшбортом
Максимальный угол крена, °
30
35
35
Максимальный угол дифферента, °
8
9
10
Период бортовой качки, с
20
18
. 15
Период килевой качки, с
25
30
20
Высота волны, м
5
6
4
Координаты центра тяжести груза, м:
X
Y
Z
15
7
12
25
7
10
30
8
11
Допустимая нагруз-ка на палубу, кН/м2
45
45
45
Примечание. Номер варианта аналогичен номеру буксирующего судна.
Задания к разд. 3 курсовой работы:
1. Подобрать найтовы для крепления груза.
2. Проверить, является ли достаточной прочность палубы при перевозке груза во время качки.
Расчет крепления палубного груза выполняется в соответствии с рекомен-дациями ИМО
В приложении ИМО Кодекса безопасной практики размещения и крепления груза — «Методы оценки эффективности устройств крепления нестандартных грузов» — определен следующий порядок расчета сил, действующих на груз.
1. Расчет внешних сил, действующих на груз в продольном, поперечном и вертикальном направлениях, выполняется по формуле
F(x,y,z) = ma(x,y,z) + Fw(x,y) + Fs(x,y),
где F(x,y,z) — продольные, поперечные и вертикальные силы;
m — масса груза;
a(x,y,z) — продольное, поперечное и вертикальное ускорение (табл. 3.2);
Fw(x,y) — продольная и поперечная сила ветрового давления Рвет, кН,
Рвет = 1,5Sп
где Sn — площадь парусности груза (соответственно поперечная и продольная).
Fs(x,y) — продольная и поперечная сила удара волн.
2. Расчет силы ударов волн при заливании грузов,
F(x,y)  = pS(x,y)
где S(x, у) — площадь заливания поверхности, перпендикулярная соответственно осям X, Y;
p = 7,4 кН — при высоте заливания 0,6м;
p = 19,6 кН — при высоте заливания 1,2м.
Если высота заливания находится в пределах от 0,6 до 1,2м, то величина p определяется методом линейной интерполяции.
Таблица3.2
<imagedata src=«31833.files/image021.jpg» o:><img width=«461» height=«231» src=«dopb147988.zip» v:shapes="_x0000_i1033">
Приведенные величины поперечных ускорений включают составляющие сил тяжести, килевой качки и подъёма судна на волне параллельно палубе. Приведенные величины вертикальных ускорений не включают составляю­щую статического веса.
Основные данные ускорений рассматриваются применительно к следующим условиям эксплуатации:
— неограниченный район плавания;
— любое время года;
— длина судна L = 100м;
— эксплуатационная скорость 15 уз;
— отношение B/GM > 13 (В — ширина судна, GM- метацентричес-кая высота).
    продолжение
--PAGE_BREAK--