Методичні вказівки по виконанню контрольної роботи з дисциплини Мореходні якості судна, КДАВТ

Міністерство освіти і науки України

Київська державна академія водного транспорту імені гетьмана Петра Конашевича-Сагайдачного

Факультет судноводіння

Кафедра судноводіння та керування судном

Методичні вказівки по виконанню контрольної роботи з дисциплини Мореходні якості судна

для студентів 4 курсу спеціальності 6.070104

«Судноводіння на морських та внутрішніх водних шляхах»

Спеціальність 6.070301 «Судноводіння»

Київ – 2016

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания и задание составлены в соответствии с программой курса «Мореходные качества судна». Указание и задание предназначены для студентов 4 курса всех форм обучения специальности «Судовождение».

Цель контрольной работы – закрепление практических навыков по предрейсовой подготовке судна в части планирования и расчета допустимых показателей мореходных качеств на переходе по заданному маршруту с заданным грузом, а также развитие умения использования судовых информационных и регламентирующих документов.

В качестве прототипа предлагается морское универсальное сухогрузное судно типа «Измаил» неограниченного района плавания, предназначенное для перевозки генеральных навалочных грузов различной номенклатуры, зерна, леса, контейнеров.

При выполнении работы используются следующие судовые документы:

- Информация об остойчивости и прочности (№ 43014);

- Обоснование о перевозке опасных грузов (№ 42966);

- Наставления по креплению грузов (№ 42093);

- Оперативный планшет контроля остойчивости и непотопляемости (№ 45736);

- Cross Curves of Stability (№27748/1);

- Flooding operational diagrams (№ 29584);

- Hold capacity tables (№ 29504);

- Sundry diagrams (№ 29505);

- Hydrostatic Curves Trim 0; -0.25(№ 29506);

- Tank capacity tables (№ 29497).

1. ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ РАБОТЫ

Пояснительная записка к работе должна быть оформлена на листах формата А4 согласно требований ГОСТ 2.105-95 «ЕСКД. Общие требования к текстовым документам». Записка должна содержать титульный лист (см. Приложение В), условия задания (см. Таблицу 2.1.1), исходные формулы и результаты расчетов с соответствующими письменными и графическими пояснениями. В разделе «Выводы» по каждому разделу работы должны быть изложены результаты расчетов с пояснениями и заключением о соответствии требованиями нормативных документов.

Расчетные формулы должны сопровождаться обозначениями входящих в них величин с указанием их размерности в международной системе СИ. Расчеты следует выполнять с соблюдением правил приближенных вычислений. Также, в отдельном разделе, следует указать перечень использованных источников информации как текстовых, так и электронных.

2. ЗАДАНИЕ

2.1. Исходные данные

Таблица 2.1.1

2.2. Перечень определяемых характеристик

2.2.1. Эксплуатационные характеристики рейса

- трасса маршрута, расстояние между портами;

- время выполнения рейса;

2.2.2. Запасы на переход

- потребный вес топлива/масла;

- потребный вес питьевой воды;

- потребный вес провизии, экипажа, прочих запасов.

2.2.3. Водоизмещение на отход и приход

- вес навалочного и генерального грузов;

- водоизмещение в загруженном состоянии на ровный киль;

- поправки к водоизмещению, учитывающие различную плотность воды, дифферент, изгиб корпуса, форму оконечностей судна;

- характеристики перевозимых грузов.

2.2.4. Грузовой план и посадка судна

- грузовой план

- осадки носом и кормой с учетом поправок

2.2.5. Остойчивость

- начальная и исправленная метацентрическая высота;

- построить диаграмму статической остойчивости;

- угол заката диаграммы статической остойчивости

- максимальное плечо, статический угол крена;

- критерий погоды;

- критерий ускорения;

2.2.6. Непотопляемость (аварийная остойчивость)

- достаточность аварийной остойчивости при затоплении трюма №1;

- достаточность аварийной плавучести при затоплении МО.

2.2.7. Общая продольная прочность

- фактический изгибающий момент на миделе;

- допустимые изгибающие моменты при прогибе и перегибе.

2.2.8. Параметры качки и резонансные зоны

- амплитуда бортовой качки;

- период бортовой качки на тихой воде;

2.2.9. Просадка на мелководье

- величина просадки судна;

3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

3.1. Эксплуатационные характеристики рейса

3.1.1 Предварительная трасса маршрута и расстояние между крайними портами захода определяется студентами самостоятельно при помощи собственного опыта, рекомендаций, таблиц морских расстояний, а также любых общедоступных современных программных продуктов, широко представленных в сети Интернет. В работе представляется электронный скан карты с нанесенным маршрутом и текстовым обоснованием выбранной трассы.

3.1.2 Время выполнения рейса определяется по следующей формуле:

где Тр – время выполнения рейса, сут;

S – расстояние между портами, миль;

vs – скорость судна согласно судовых документов, уз;

kп – 1,15-1,25, коэффициент потери ходового времени, учитывающий фактическую скорость судна, неблагоприятные погодные условия, проход проливов, встречные течения и прочие замедляющие факторы.

Полученный результат Тр округляется до целого числа в большую сторону.

3.2. Запасы на переход

3.2.1. Потребное количество топлива для работы главной и вспомогательной энергетических установок определяется по следующей формуле:

где qт – расход топлива, т/сут;

кз – 1,1, коэффициент штормового запаса.

Потребное количество топлива для работы ЭУ необходимо сравнить с максимальным объемом судовых топливных танков и сделать заключение о достаточности рассчитанного количества топлива для выполнения рейса либо о дополнительных бункеровках в процессе рейса.

3.2.2. Количество масла принимается в количестве 2% от количества топлива:

3.2.3 Количество питьевой воды определяется исходя из санитарного норматива – 100 литров в сутки на человека:

где nэк – количество членов экипажа.

Потребное количество пресной воды необходимо сравнить с максимальным объемом судовых танков и сделать заключение о достаточности рассчитанного количества воды для выполнения рейса либо о дополнительных бункеровках в процессе рейса.

3.2.3. Количество провизии, экипажа и прочих запасов принимается согласно «Информации об остойчивости и прочности» (№43014).

3.2.4. Общее количество запасов на отход определяется суммированием всех полученных запасов:

Рзап = ΣPi

Количество запасов на приход определяется как 10% запасов на отход.

3.3. Водоизмещение на отход и приход

3.3.1. Для принятия решения о допустимом количестве навалочного и генерального груза, который можно принять на борт, необходимо определить запас грузоподъемности, используя уже известные веса запасов и грузов:

где Рконт – суммарный вес контейнеров, т;

Рнг – вес негабаритного груза, т.

Полученный запас грузоподъемности, в первом приближении, целесообразно равномерно распределить по всем грузовым помещениям.

3.3.2. Для принятия решения о размещении навалочного и генерального грузов, необходимо проанализировать условия размещения и перевозки при помощи судовых документов: «Обоснование о перевозке опасных грузов» (№ 42966) и «Наставления по креплению грузов» (№ 42093); После получения и анализа всех необходимых условий необходимо принять предварительное решение о том, какие грузы размещать в трюмах и на люковых крышках.

3.3.3. В случае, если навалочный и генеральный грузы принято разместить в трюмах, определяется допустимое количество груза, который возможно перевезти в каждом трюме:

где  – объем трюма, согласно судовой документации, куб. м.

Полученные веса грузов необходимо сравнить с запасом грузоподъемности для каждого трюма и сделать заключение о весе каждого груза, который можно принять на борт. Если Ргр >Рзгп, то в этом случае вес груза для данного трюма принимается равным запасу грузоподъемности. Принятый вес груза необходимо сравнить с допускаемым давлением на второе дно (палубу, люковые крышки), указанным в судовых документах.

3.3.4. Все найденные веса запасов и грузов необходимо просуммировать. Итоговое число не должно превышать значение дедвейта судна.

3.3.5. Следует описать физико-химические и транспортные свойства перевозимых грузов, особенности погрузки и перевозки, подготовку выбранных грузовых помещений к приему груза.

Если имеются опасные грузы, то должны быть описаны их характер и условия перевозки в соответствии с Кодексом по перевозке опасных грузов.

3.4. Грузовой план и посадка судна

3.4.1. Размещение каждого вида груза и судового запаса производится в табличной форме, приведенной в «Информации об остойчивости и прочности» (№43014) (далее – «Информация…») с учетом рекомендаций разделов 3, 4, 6, а также случаев загрузки, близких к заданному.

3.4.2. Определение посадки судна проводится согласно рекомендаций «Информации …», а также прочих судовых документов, на которые имеются ссылки в «Информации …».

3.4.3. Решение о приеме водяного балласта и перемещении грузов с целью оптимальной удифферентовки, принимается после того как в первом приближении произведен расчет посадки судна. После того как принято решение о количестве балласта и его расположении, а также о необходимости передвижки грузов и запасов, таблица водоизмещения корректируется.

При этом, после определения средней осадки от водоизмещения судна на ровном киле необходимо внести поправки на разницу плотностей воды (на отход и приход):

где Тгк – средняя осадка судна, полученная при помощи гидростатических кривых (грузового размера, шкалы), м;

ρ – плотность воды, для которой построены гидростатические кривые, т/м3;

ρн – плотность воды в порту отхода/прихода, т/м3;

δ – коэффициент общей полноты;

α – коэффициент полноты площади ватерлинии.

Полученную осадку на перпендикулярах необходимо отнести к значениям осадки на шкалах, расположенным по оконечностям.

3.4.4. Полученные значения водоизмещений, осадок носом и кормой оформить в табличной форме для состояний судна на отход и приход.

3.4.5. После принятой загрузки рекомендуется иметь дифферент на корму. Допускается на отходе иметь незначительный дифферент на нос (до 5 см) при условии, что по мере расходования запасов (на приход) дифферент будет смещаться в корму. Предпочтительно, чтобы дифферент на корму не превышал -0,25 м, при допускаемой величине -0,5 м. Если судно к концу рейса в результате расходования запасов получит значительный дифферент, то его следует удифферентовать приемом соответствующего количества балласта.

3.4.6. Если рассчитанный дифферент d выходит за указанные выше пределы, груз (балласт) перераспределяется и рассчитывается посадка судна во втором приближении. Для удифферентовки судна часть груза ΔР переносится из помещения с абсциссой x1 в помещение с абсциссой x1+i (если помещения i+1 это допускает):

где Δd1 – желаемое изменение дифферента. Здесь целесообразно воспользоваться диаграммой осадок носом и кормой, приведенной в «Информации …», после чего повторить расчёты во втором приближении;

М1 – момент, дифферентующий судно на 1 см.

3.4.7. В случае, если некоторые цистерны запрессованы не полностью либо на приход в них остается от 30 до 80% жидкости, необходимо ввести поправку на свободные поверхности. Поправка для цистерны может быть принята по таблице данных по расположению запасов из «Информации…» об остойчивости или определена по приближенной формуле:

где υТ - объем цистерны;

 - габаритные размеры цистерны (высота, ширина и длина); приближенно определяются по конструктивным чертежам;

 - плотность жидкости, находящейся в цистерне.

3.4.8. Определяется исправленный статический момент массы судна относительно основной плоскости:

где  – величина, рассчитанная в таблице, согласно п. 3.4.1;  – сумма поправок на свободные поверхности.

3.5. Остойчивость

3.5.1. Расчет остойчивости судна и построение диаграммы статической остойчивости выполняется при помощи рекомендаций примера самостоятельного расчета в «Информации …».

3.5.2. Перед расчетом численные значения нормируемых характеристик, необходимо произвести формальную проверку достаточности остойчивости по диаграммам допускаемых значений Zg в «Информации…». Результаты проверки оформляются графически.

3.5.3. Диаграммы статической остойчивости строятся по состоянию на начало и конец рейса.

3.5.4. Определение исправленной метацентрической высоты

Рассчитывается исправленная на влияние свободных поверхностей жидкости аппликата центра тяжести судна после загрузки в порту отправления:

Находится исправленная начальная поперечная метацентрическая высота:

Для дальнейшего расчета также потребуется значение метацентрической высоты без учета поправки на влияние свободной поверхности жидкости.

3.5.5. Критерий погоды и критерий ускорения определяются согласно рекомендаций судовой «Информации…».

Результаты расчета оформляются в табличной форме.

3.6. Непотопляемость

3.6.1. Запас аварийной плавучести и остойчивости определяется при помощи «Оперативного планшета контроля остойчивости и непотопляемости» № 45736, а также руководящего документа РД 31.60.27-85. «Требования к оперативной информации о непотопляемости морских сухогрузных судов».

3.6.2. Достаточность аварийной остойчивости при затоплении трюма №1 и балластного танка №3 определяется по диаграмме «Diagram of damaged stability». На графике достаточной аварийной остойчивости приведены кривые, соответствующие значениям коэффициента проницаемости. Сплошными линиями проведены кривые, соответствующие грузовым помещениям, пунктирной – отсекам. Наносится точка по координатам средней осадки и метацентрической высоты неповрежденного судна. Если действительная метацентрическая высота судна до аварии больше определяемой по графику для значения проницаемости отсека с учетом погрешности (точка, соответствующая состоянию судна, расположена выше кривой данной проницаемости отсека), аварийная остойчивость судна при затоплении одного любого грузового помещения обеспечена и никаких дальнейших расчетов производить не следует.

3.6.3. Достаточность аварийной плавучести при затоплении машинного отделения определяется по диаграмме «Diagram of sufficient damaged buoyancy». На графике достаточной аварийной плавучести по значению средней осадки и дифферента наносится точка и определяется, в районе кривой какого коэффициента проницаемости она находится. Если наибольшее значение коэффициента проницаемости, снятое с графика, меньше мю (или, что тоже самое, точка состояния судна находится ниже кривой, соответствующей наибольшему значению коэффициента проницаемости), судно останется на плаву

3.6.4. Определение достаточности аварийной плавучести и остойчивости выполняется графическим методом с применением существующих судовых диаграмм в «Оперативном планшете…».

3.7. Общая продольная прочность

3.7.1. Проверка общей продольной прочности корпуса судна при равномерном распределении груза или балласта производится путем сравнения фактического изгибающего момента и перерезывающих сил при прогибе и перегибе на тихой воде с предельно допустимым моментом:

Величина изгибающего момента от веса судна порожнем, кНм:

где Кп = 0,126.

Величина изгибающего момента от сил дедвейта, кНм:

Величина изгибающего момента от сил поддержания, кНм:

Величина допустимого изгибающего момента при прогибе, кНм:

Величина допустимого изгибающего момента при перегибе, кНм:

3.7.2. Если , общая продольная прочность корпуса судна считается обеспеченной и соответствующий грузовой план с точки зрения прочности удовлетворительным.

Если , общая прочность корпуса считается необеспеченной , в связи с чем необходимо принять меры для уменьшения абсолютной величины изгибающего момента.

3.7.3. Абсолютную величину изгибающего момента в миделевом сечении при перегибе можно уменьшить перемещением грузов от оконечностей к миделю или приемом балласта в средние цистерны, а при перегибе – перемещением грузов от миделя к оконечностям или приемом балласта в носовые и кормовые цистерны.

После перемещения грузов (приема балласта) необходимо заново рассчитать составляющую изгибающего момента на миделе от сил дедвейта (и от сил поддержания) величину изгибающего момента на тихой воде в миделевом сечении и заново сопоставить абсолютное значение этой величины с нормативной.

3.8. Параметры качки и резонансные зоны

3.8.1. Амплитуда качки определяется по рекомендациям «Информации…», в зависимости от отношения ширины судна к действующей осадке.

3.8.2. Период качки определяется по рекомендациям «Информации…» либо согласно рекомендаций, приведенных в [2].

3.9. Просадка на мелководье

3.9.1. Максимальная просадка на мелководье ΔTmax определяется по диаграмме Ю.Л. Воробьёва (Рис.1) в зависимости от осадки судна, его числа Фруда и запаса глубины ΔН, м, а также действующих проходных глубин Н на БДЛК и ГСХ «Дунай-Чёрное море».

3.9.2. Запас глубины определяется по формуле: ΔН = Н-Т, м

где Т – осадка судна, м.

3.9.3. Число Фруда, определяется по формуле:

где v – скорость судна либо максимально допустимая скорость судна, ограниченная правилами плавания по БДЛК и ГСХ (что меньше), м/с;

L – длина судна между перпендикулярами, м

9.9.4. Сумму осадки судна и его просадки необходимо сравнить с величиной проходных глубин:

Т + ΔTmax < Н, м

9.9.5. Определение величины максимальной просадки определяется графическим способом, как показано на примере рисунка 1 в приложении А.

3.10. Заключение

По каждому разделу необходимо дать развернутые выводы:

- о соответствии судна для перевозки заданных грузов;

- о достаточности запасов на весь период перехода;

- о размещении грузов и посадке судна на отход и приход;

- о соответствии остойчивости и прочности судна требованиям нормативных документов;

- о состоянии запаса аварийной плавучести и остойчивости судна;

- о параметрах качки;

- о величине просадки на мелководье и возможности следовать данным фарватером;

- заключение о подготовленности судна к выполнению рейса и возможных условиях и ограничениях в период выполнения рейса.

ЛИТЕРАТУРА

1. Аксютин Л. Р. Контроль остойчивости морских судов. Одесса: Фенікс, 2003. - 178 с.

2. Бекенский Б. В. Практические расчеты мореходных качеств судна. – М.: Транспорт, 1974. – 264 с.

3. Беншаев Я. А., Воробьев Ю. Л. Теория корабля. Геометрия и плавучесть судна. Учебное пособие. М., ЦРИА «Морфлот», 1981. - 84 с.

4. Донцов С. В. Основы теории судна: уч.пособие – Одесса: Латстар, 2001. – 142 с.

5. Завитаев В. Л. Теоретическое обоснование мореходніх качеств судна и их практические рас четі для сухогрузніх судов сметанного река-море плавання. Уч. пособ. - К. – 2007. – 164 с.

6. Мельник В. Н. Эксплуатационные расчеты мореходных характеристик судна. – М.: Транспорт, 1990. - 142 с.

7. Основные положения рекомендации по организации штурманской службы на морских судах Украины (РШСУ-1998 г.).

8. Сизов В. Г. Теория корабля: учебн. пособ. – 2-е изд., с испр. / Одесск. национальн. морская акад. – Одесса: Феникс, 2004. – 284 с.

Приложение А

(обязательное)

Диаграмма для определения наибольшей просадки судна на мелководье

Рисунок 1.

Приложение Б

(обязательное)

Сокращения и условные обозначения, принятые в различных источниках

Приложение Б

(продолжение)

Приложение Б

(продолжение)

З повагою ІЦ "KURSOVIKS"!