МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ Мореходное училище им. А.И. Маринеско НАЦИОНАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА «Одесская морская академия» Технология перевозки грузов Методическое пособие к курсовому проекту для курсантов судоводительского отделения специальность 271 “Речной и морской транспорт” Специализация “Судовождение на морских путях” Одесса 2018 1 Авторы: Введение, разделы 1 – 11 преподаватель – методист Лобасюк – Скворнюк Е.А.; разделы 12 – 14 – преподаватель - методист Донцов С.В. Рассмотрено и одобрено на заседании цикловой комиссии судоводительских дисциплин Протокол № от “____” _______________ 2018 года Председатель цикловой комиссии судоводительских дисциплин ______________/Донцов С.В./ 2 Введение Важнейшей задачей успешной перевозки грузов морем является обеспечение сохранности перевозимых грузов путем рационального размещения в грузовых помещениях судна и создания условий, не ухудшающих качества груза в процессе перевозки. Транспортировка груза морем характеризуется размещением очень большого количества грузов в одном грузовом помещении, появлением значительных дополнительных нагрузок переменного характера при качке судна, большими перепадами температуры и влажности при длительных переходах. Правильная погрузка судна позволяет эффективно использовать судно как транспортное средство по его целевому назначению, т.е. полному использованию грузоподъемности и грузовместимости, обеспечение безопасности экипажа и сохранности перевозимых грузов. Эта задача решается составлением грузового плана судна. Грузовой план универсального судна – это графическое изображение на чертеже судна плана размещения принятых к перевозке грузов в данном рейсе. Грузовой план должен обеспечить необходимую посадку судна (крен, дифферент), общую и местную прочность, основные мореходные качества судна (остойчивость, непотопляемость и т.д.). При составлении грузового плана необходимо решать ряд практических задач. В связи с этим и введено курсовое проектирование, в процессе которого учащиеся могут закрепить, углубить и расширить свои теоретические знания по предметам «Основы теории судна», «Технология перевозки грузов», «Океанские пути мира», научиться пользоваться справочниками, Правилами и нормами Регистра, информационными данными, нормативными материалами, судовыми документами, формулами, необходимыми при составлении грузового плана. Курсовой проект оформляется в виде пояснительной записки и графических материалов в соответствии с ЕСКД. Пояснительная записка выполняется на листах стандартного формата (А4) при наличии рамок, содержит описательную и расчетную часть курсовой работы. Не следует загромождать пояснительную записку пространными описаниями свойств груза и обстановки рейса. Лучше дать эти сведения в виде таблиц и графиков. Графические материалы включают грузовой план судна, вычерченный на миллиметровой бумаге, выполненной в масштабе по длине 1:500, по высоте 1:100. Курсовой проект выполняется учащимися по индивидуальному заданию , которое прилагается к пояснительной записке. 3 Содержание задания и порядок выполнения курсового проекта Каждое индивидуальное задание содержит следующие данные: тип судна, порт отправления, порт назначения, дату отхода в рейс, наименование обязательных и факультативных грузов, количество обязательных грузов. Каждое задание может быть оформлено в следующей форме: Задание № ___ к курсовому проекту по предмету “Технология перевозки грузов” Составить грузовой план судна по данным: 1. Судно _________________________________ 2. Порт отправления _______________________ 3. Порт назначения ________________________ 4. Грузы обязательные _____________________ т _____________________ т _____________________ т факультативные __________________ т __________________ т __________________ т 5. Дата выхода в рейс __________________ Разработать: 1. Расчетно-пояснительную записку. 2. Чертеж грузового плана. Дата выдачи Дата сдачи 4 Для успешного составления грузового плана все записи и расчеты следует производить в порядке: 1. Транспортная характеристика грузов. 2. Гидрометеорологическая и навигационная характеристика перехода и портов отправления и назначения. 3. Транспортно-эксплуатационные характеристики судна и его грузовых помещений. 4. Расчет ходового времени рейса судна. 5. Расчет рейсовых запасов. 6. Расчет чистой грузоподъемности судна на рейс. 7. Расчет количества факультативных грузов на рейс с учетом использования грузовместимости и грузоподъемности судна. 8. Распределение весовой нагрузки по грузовым помещениям с учетом сохранения местной и общей прочности корпуса судна. 9. Описание правил размещения грузов на судне и мер предосторожности, необходимых в пути следования для сохранной перевозки грузов. 10. Распределение отдельных партий грузов по трюмам и твиндекам с учетом их транспортной характеристики. 11. Составление чертежа грузового плана. 12. Расчет, исправление и проверка дифферента на моменты отхода и прихода. 13. Расчет, исправление и проверка поперечной остойчивости на момент отхода и прихода судна с учетом влияния свободной поверхности жидких запасов. 14. Использование информации об остойчивости судна для контроля остойчивости. 15. Качественные показатели работы судна в рейсе. Выводы и предложения Список литературы Начинать курсовой проект следует с подбора литературы и пособий (см. список литературы). Для лучшего усвоения материала, излагаемого в методических разработках, и облегчения выполнения курсового проекта рассмотрим подробнее выполнение всех вышеперечисленных разделов. 5 1. Транспортная характеристика грузов Транспортная характеристика грузов включает: -- физико-химические свойства; -- вид тары; -- размеры места (линейные, массовые, объемные); -- технические условия перевозки, перегрузки и хранения. Транспортную характеристику грузов приводят в табличной форме (табл. 1.1, табл. 1.2). Источники для составления таблиц транспортной характеристики грузов перечислены в списке литературы. Рис. 1.1. Значение коэффициента трюмной укладки. 6 Значения коэффициентов трюмной укладки для каждого груза зависят от формы и размеров, плотности и способа укладки груза в грузовом помещении. Коэффициенты трюмной укладки для каждого груза определяют по графику из приложений. Входом в график служит сумма линейных размеров места по ширине и высоте. В пояснительной записке рекомендуется зарисовать грузовые места с указанием их линейных размеров и самостоятельно рассчитать объем грузового места, удельный объем груза, удельный погрузочный объем груза по формуле Упо = Кукл м3 l *b * h m (1) т где l, b, h – линейные размеры грузового места, м m – масса грузового места, т Кукл – коэффициент трюмной укладки. Объем грузового места груза цилиндрической определяется Vм = π*r2*h, м3 r - радиус грузового места, м h - высота грузового места, м d h h b l h l b Рис. 1.2. Линейные размеры грузов. 7 формы Таблица 1.1. Транспортная характеристика и технические условия перевозки, перегрузки, хранения №№ п/п Наименование груза 1 2 Вид тары Физико-химические свойства 4 Ящики должны быть выложены изнутри водозащитным материалом для предотвращения конденсации Технические условия перевозки 5 Укладывать на ровную поверхность, не допускать местных перекосов и перегрузок перегрузки 6 Стропить грузовые места так, чтобы при подъеме не получали перекосы. Перегружаются с помощью стропов либо спецзахватов. Перегружаются с помощью стальных стропов либо спецзахватами Перегружать с помощью спецзахватов оцинкованных. Комингсы люков обшиваются досками либо укрываются брезентом. Перегружать стальными сетками воспрещается во избежания искрения. См. мат. №4440-4447 1. Станки 3 Ящики 2. Прокат черных металлов Листы, пачки Подвергается коррозии Каждая партия должна иметь маркировку в виде цветных полос 3. Хлопок Кипы Легковоспламеняющийся, гигроскопичный, пылеемкий груз. МОПОГ-4161. Теряет качества при увлажнении и высокой температуре. Воспламеняется от искры. Самовозгорается при взаимодействии с жирами и маслами. Металлические части корпуса укрываются брезентом, рогожей, досками без наличия масляных пятен. Нижний ряд кип должен быть положен на подтоварники либо деревянную сепарацию. См. мат. №44504468 9 хранения 7 Укладывать способом прямой кладки или клетки. Через каждые 2 м по высоте делать уступ не менее 1,5 м по периметру штабеля. Складируется на открытых либо закрытых складах. Складируется на открытых площадях с прокладками между рядами Хранить в крытых складах или под навесом, либо на открытом с надежным укрытием. Оберегать от пыли, попадания жира, масел. Не размещать вблизи источника нагрева. Защищать от солнца и сырости. Высота штабелирования до 8 м, через каждые 3 яруса по высоте делать уступ в 1,5 кипы. См. мат. №4400-4437 Таблица 1.2. Линейные, объемные, массовые характеристики грузов 4 5 6 7 8 9 Коэффициент трюмной укладки (ктр) 10 0,025 0,6 0,4 0,2 0,048 1,92 1,13 2,2 -- -- -- -- -- -- -- 1,1 3,0 3,5 1,9 1,2 7,98 2,66 1,5 4,0 0,195 0,9 0,9 0,6 0,486 2,49 1,3 4,0 Б/у 5,0 5,0 3,0 2,0 30 6 1,5 9,0 Прокат Пачки 2,5 3,0 1,0 0,4 1,2 0,48 2,0 0,96 7. Мука Мешки 0,08 0,8 0,4 0,2 0,064 0,8 1,1 0,9 8. Катанка Б/у 0,1 1,0 0,3 1,0 0,3 3,0 1,25 4,0 9. Пилолес Пачки 0,9 2,0 1,0 1,0 2,0 2,22 1,5 3,3 10. Метизы Ящики 0,12 0,8 0,5 0,3 0,12 1,0 1,2 1,2 №№ п/п Наименование грузов Род тары 1 2 3 1. Консервы Ящики 2. Суперфосфат -- 3. Станки Ящики 4. Хлопок Кипы 5. Автокраны 6. Масса места, т Линейные размеры места Длина, м Ширина, м Высота, (l) (b) м (h) 10 Объем места, м3 Удельный объем места, м3/т (Vм) (uм) Удельный погрузочный объем, м3/т (u) 11 УПО – важная величина для составления грузового плана. Показывает объем одной тонны груза при погрузке на судно. На основании транспортной характеристики грузов составляют таблицу совместимости грузов (табл. 1.3). Таблица 1.3. Таблица совместимости грузов. Грузы сверху Консервы Станки Суперфосфат Хлопок Прокат Грузы снизу Консервы 7 4 3 6 3 Станки 6 7 3 6 3 Суперфосфат 4 4 7 3 3 Хлопок 4 4 3 7 3 Прокат 6 6 3 6 7 При составлении таблицы совместимости необходимо учитывать свойства грузов послойно, так как иногда один груз можно грузить поверх другого, а наоборот нельзя. При составлении этой таблицы следует обеспечить, чтобы грузы не могли вредно или опасно воздействовать друг на друга. Для этого необходимо: -- не допускать погрузки жидких грузов, а также грузов с повышенной влажностью над сухими; -- защищать грузы от загрязнения их другими грузами; -- грузы, выделяющие ядовитые пары и газы, не грузить с пищевыми продуктами; -- грузы, воспринимающие всякие посторонние запахи, грузить отдельно от грузов, издающих сильные запахи; -- грузы, имеющие меньший удельный погрузочный объем, располагать снизу; -- грузы в прочной таре нельзя укладывать на грузы в слабой таре и т.д. Степень совместимости грузов кодируется цифрами (рекомендации ОГМУ): 7 – “совместное размещение допускается без ограничений”; 6 – “в одном помещении, но с сепарацией”; 5 – “в одном помещении при условии разделения грузом, нейтральным по отношению к двум перевозимым”; 4 – “в одном отсеке, но в разных помещениях” – грузы должны быть разделены водопроницаемой палубой; 11 3 – “в соседнем отсеке от ...” – грузы должны быть разделены вертикальной водонепроницаемой переборкой; 2 – “через отсек от ...” – грузы должны быть разделены двумя стальными водонепроницаемыми переборками; 1 – “совместная перевозка на одном судне запрещается”. Для определения условий размещения опасных грузов используют таблицу совместимости Правил МОПОГ. В остальных случаях таблицу заполняют на основании правил перевозки грузов (“Общие и специальные правила перевозки грузов морем” 4-М), установившейся практики перевозок и исходя из транспортной характеристики грузов самими учащимися. 2. Гидрометеорологическая и навигационная характеристика перехода и портов отправления и назначения Работа по выполнению этого раздела начинается с подбора морских лоций на район перехода, а также справочных данных по портам. Краткая характеристика каждого порта должна содержать данные: расположение портов и их защищенность от непогоды, глубины подходных каналов и причалов, наличие лоцманской проводки, оборудованность причалов перегрузочной техникой, наличие судоремонтной базы и бункеровки, снабжение водой и провизией. Из морских лоций учащимися избирается гидрометеорологическая обстановка района перехода и делаются следующие выводы: 1) изменение режима температуры воздуха и воды в течение рейса; 2) изменение режима влажности воздуха в течение рейса; 3) вероятность штормовых условий в период рейса. Цифровые данные о гидрометеорологической характеристике рейса сводятся в таблицу (табл. 2.1.) Таблица 2.1. Элементы гидрометеоoбстановки перехода № п/п 1. Район перехода Порт отправления Порт назначения Район А Район Б Район В Район Г Район Д Температура Воздуха Воды о tв , С tм,оС 24 10 25 19 14 10 11 16 7 24 17 11 8 7 Относительная влажность в% φ% Точка росы Наружного воздуха Ƭ оС 85 74 70 75 85 78 74 21 6 19 14 12 8 6 Из лоции выбирают значения относительной влажности воздуха. При помощи t - Ƭ - номограммы влажного воздуха находят значения точки росы воздуха в разных районах плавания. 12 Необходимо указать особенности трассы: узкости, каналы, сильные ветры, волнение, туманы, количество солнечных дней, вероятность штормов, тайфунов и другие метеорологические элементы. Учащийся должен переснять на кальку схемы порта отправления, трассы рейса и порта назначения. Затем из таблиц морских расстояний определяется расстояние S в милях между портами отхода и прихода судна. В пояснительной записке учащийся должен указать номера и наименование таблиц морских расстояний, которые использовались при определении расстояния, а также расстояния между точками перехода. Коэффициент штормового запаса устанавливается исходя из условий и района плавания следующим образом: 1. Кшт= 1,1 – морская перевозка при плавании по тропическую грузовую марку в тропической зоне. 2. Кшт= 1,2 – плавание судна по летнюю грузовую марку в летней зоне. 3. Кшт= 1,3 – плавание судна по зимнюю грузовую марку в зимней зоне. 3. Транспортно-эксплуатационные характеристики судна Общие сведения о судне: 1. Название судна 2. Архитектурно-конструктивный тип 3. Класс Регистра 4. Непрерывных палуб 5. Водонепроницаемых переборок 6. Система набора 7. Длина наибольшая, м 8. Длина между перпендикулярами, м 9. Ширина, м 10. Высота, м 11. Осадка по ЛГМ, м 12. Водоизмещение при осадке по ЛГМ, т 13. Дедвейт, т 14. Чистая грузоподъемность, т 15. Регистровая вместимость, рег. т. валовая чистая 16. Скорость в полном грузу, уз 17. Суточный расход, т/сут топлива на ходу топлива на стоянке 13 L Lpp B Н Тл Д Дв Дч BRT NRT V q хт т qст q хв в qст воды на ходу воды на стоянке 18. Судно порожнем: осадка средняя, м Тср водоизмещение, т До аппликата ц.т., м zо абсцисса ц.т., м хо Сведения о судне можно получить из судовых документов или из справочника “Грузовые транспортные суда”. Транспортно-эксплуатационные характеристики судов и их грузовых помещений (рекомендуется оформлять в табличной форме) приведены в приложении 1. Таблица 3.1. Характеристики грузовых помещений судна. Наименование Вместимость Размеры помещений помещения Зерновая Киповая Длина, Глубина, м м м3 м3 Твиндек № 1 Трюм № 1 .... Трюм № n Х, м 4. Расчет ходового времени рейса судна Ходовое время слагается из чистого ходового времени, когда судно двигается полным ходом, и времени движения судна с ограниченной скоростью при прохождении каналов и узкостей, плавании во льдах, маневрировании в портах (2) где S – кратчайшее расстояние между портами отправления и назначения, мили; Sогр – протяженность пути, где скорость хода ограничена (каналы, узкости), мили; V – скорость хода судна в грузу, узлы; tдоп – время на прохождение каналов, маневры, лоцманская проводка в портах, сут. Время (сут) округлять до целых. 14 5. Расчет количества запасов на рейс Количество рейсовых запасов в т м пр Рзап = Кшт t х ( q х + q х + q х + q х ), т где Кшт – коэффициент штормового запаса t х – ходовое время судна в рейсе, сут (3) q хв -- суточный расход воды на ходу, т/сут q хт -- суточный расход топлива на ходу, т/сут q хм -- суточный расход масла на ходу, т/сут q хпр -- суточный расход прочих запасов, т/сут (равен примерно 0,5 – 0,8 т/сут) Запасы на стоянке не учитываются, так как запасы при погрузке, к моменту выхода из порта не влияют на посадку и остойчивость судна, а запасы на выгрузку не принимаются, так как их можно взять в порту выгрузки. Суточный расход запасов на ходу можно определить qx =24 V (Dв - D ч) / Lплавания (т/сут) (4) 6. Расчет чистой грузоподъемности судна на рейс Чистая грузоподъемность судна ( Дч )– это максимальное количество тонн груза, которое может быть принято на судно к перевозке при данных условиях плавания, погрузившись по допустимую осадку. Исходное водоизмещение в задании дается для летней грузовой марки. Если необходимо перейти к зимней или тропической марке, то изменение водоизмещения определяется: Д Т л q1см , 48 т (5) где Тл – осадка по летнюю марку, см q1cм – число тонн, изменяющее осадку судна на 1 см при летней осадке (определяется по грузовой шкале судна), т/см. Значение расчетного водоизмещения зависит от того, по какую максимальную осадку может погрузиться судно в момент его отхода из порта отправления. Если глубины в портах не ограничивают загрузку судна, то эта максимальная осадка обычно определяется грузовой маркой, действующей в порту отправления в момент отхода судна. Однако бывают случаи, когда судно в течение одного рейса переходит из зоны или района с тропической (Т) или летней (Л) марками в зону или район с летней (Л) или зимней (З) марками. В таких случаях в определенных пунктах надо менять грузовую марку. По приходе в этот 15 пункт судно должно быть погружено по грузовую марку, действующую на пути его следования. Загрузку судна в рейсах со сменой грузовой марки определяют с учетом расхода запасов на переходе из порта отправления до пункта ' смены марки ( Pз ). ' Для этого Pз сопоставляют с Д: а) при смене Т на Л или Л на З с величиной Д; б) при смене марки Т на З с величиной 2Д. ' Если окажется, что расход запасов Pз превышает величины Д и 2Д, то судно может грузиться по марку, действующую в порту отправления в момент отхода. ' Если же запасы Pз оказались меньше, чем Д или 2Д, то судно грузится по марку, по которую оно должно всплыть в пункте смены ' марки и принять дополнительно груз в количестве Pз . Таблица 6.1. Расчетное водоизмещение судна для основных схем рейсов. Схема рейсов Соотношение Pз' Формула Др и Д Рейсы, не требующие учета смены марки в пути Марка Т Ао_______________оБ Марка Л Ао_______________оБ или Марка Т Др = Д + Д Др = Д Марка Т Ао______ х ______оБ Марка З Ао_______________оБ Марка З Др = Д - Д Марка Л Ао______ х ______оБ Марка З Марка Т Ао______ х ______оБ Рейсы, требующие учета смены марки в пути Марка Л Марка З Др = Д Pз' >Д Ао______ х ______оБ Pз' <Д Др = Д - Д + Марка Т Марка Л Ао______ х ______оБ Марка Т Марка Л Ао______ х ______оБ Pз' >Д Др = Д + Д Pз' <Д Др = Д + Pз' Pз' > 2Д Др = Д + Д Pз' < 2Д Др = Д - Д + 16 Pз' Pз' А – порт отправления, Б – порт назначения, х – пункт смены грузовой марки. Pз' = S' в т м пр ( qх + qх + qх + qх ) , т 24 V (6) где S` – кратчайшее расстояние от порта отправления до пункта смены грузовой марки, мили. Определив расчетное водоизмещение в порту отправления можно найти чистую грузоподъемность судна на рейс Дч = Др – До – Рзап , т При ограниченных глубинах уменьшается на величину расчетное (7) водоизмещение Догр = Д - (Тл – Тогр)q1 , т (8) Если рейс судна оканчивается в порту с ограниченной осадкой, то чистая грузоподъемность определяется Дч = Д – Догр – До – Рзап(приход), т (9) где : Рзап(приход) – количество запасов на приход,и определяется Рзап(приход) = ( Кшт – 1,0) Рзап , т ( 10 ) 7. Расчет количества факультативных грузов на рейс с учетом полного использования грузоподъемности и грузовместимости судна Количество грузов, перевозимых судном в каждом рейсе, надо определять из расчета полного использования его чистой грузовместимости и грузоподъемности. Выполнение этого раздела должно начинаться с вычисления оставшейся грузоподъемности (Дчф) и грузовместимости (W ф) для факультативных (дополнительных) грузов. К перевозке предложено “n” обязательных грузов (заданных по количеству) Pi (i=1, ..., n) – количество i-го обязательного груза, т ui (i=1, ..., n) – удельный погрузочный объем i-го обязательного груза, м3/т. Определяем количество обязательных грузов, их суммарную массу n Роб = Pi = Р1 + Р2 + ... + Рn, т ( 11 ) i 1 Вычисляем объем, занимаемый обязательными грузами n Vоб = Pi Упо i = Р1 Упо1+ Р2 Упо 2+ ... + Рn Упо n, м3 ( 12 ) i 1 Вычисляем остаток грузоподъемности для факультативных грузов Дчф = Дг – Роб, т ( 13 ) 17 Вычисляем остаток грузовместимости для факультативных грузов W ф = W – Vоб, м3 ( 14 ) Определяем остаточную удельную грузовместимость судна для факультативных грузов Wф W ф , м3 / т Дг ф ( 15 ) Анализируем удельные погрузочные объемы факультативных грузов (для составления грузового плана предложено “m” дополнительных грузов с удельными погрузочными объемами uj (j = 1, 2, ..., m) с остаточной удельной грузовместимостью судна. I случай. Предложены факультативные грузы: ф Упо 1< Упо 2< ...< Упо m<W ( 16 ) Это “тяжелые” грузы. Выбираем самый “самый” из этих грузов, с наибольшим удельным погрузочным объемом Рф = Дчф, т ( 17 ) Грузоподъемность используется полностью. Грузовместимость используется не полностью. Объем принимаемого к перевозке “тяжелого” груза Vф = Дчф Упоj, т ( 18 ) Грузовместимость частично недоиспользуется на W c = W – Vоб – Vф, м3 ( 19 ) II случай. Предложены факультативные грузы: ф Упо 1> Упо 2> ...> Упо m> W ( 20 ) К перевозке предложены “легкие” грузы. Выбираем самый “тяжелый” из них, с наименьшим удельным погрузочным объемом. Рф = Wф , т Упо j ( 21 ) Объем факультативного груза Vф = W ф. Грузовместимость используется полностью. Грузоподъемность – частично недоиспользуется Д = Дг – Роб – Рф, т ( 22 ) III случай. Для полного использования грузоподъемности и грузовместимости необходимо взять “легкие” и “тяжелые” грузы. Теоретически эта задача решается довольно просто. Чтобы определить количество “тяжелых” и “легких” грузов, которое нужно погрузить на судно, следует соблюсти условие: P1ф P2ф ... Рmф Д чф P1ф Упо1ф P2ф Упоф2 ... Рmф Упофm W ф 18 ( 23 ) ф При наличии двух грузов, один из которых “легкий” (Упол > W c ), а ф ф второй “тяжелый” (Упот < W c ) -- Упот <W c < Упол, решив систему двух уравнений с двумя неизвестными находим количество факультативных грузов: Рл – количество “легкого” груза; Рт – количество “тяжелого” груза. ф Рт + Рл = Д ч , т ф Рт Упо т + Рл Упол = W , м3 Д чф Упо л W ф Рт = , т Упо л Упо т ф Рл = Д ч - Рт , ф либо Рл = ( 24 ) ( 25 ) т ( 26 ) ф г W Д Упо т , т Упо л Упо т ( 27 ) ф Р т = Д ч - Р л, т ( 28 ) Результаты расчетов удобно сводить в таблицу 7.1. При большом количестве факультативных грузов аналитическое решение задачи полного использования грузоподъемности и грузовместимости усложняется. Для решения ее можно применить графический метод расчета количества факультативных грузов с помощью диаграммы Пастернака и Мироненко. Этот универсальный график учащемуся рекомендуется построить самостоятельно на миллиметровке либо листе в клетку. Строят график, по оси абсцисс которого откладывают в продольном масштабе грузоподъемность, а по оси ординат – грузовместимость. Точка А соответствует полному использованию грузовместимости и грузоподъемности. Это произойдет, если судно будет принимать груз, удельный погрузочный объем которого будет соответствовать удельной грузовместимости W W , м3/т ( 29 ) Дг Количество груза на рейс № п/п Наименование груза Масса Удельный погрузочный объем I. Обязательные грузы. 1 2 3 II. Факультативные грузы. 1 2 19 Таблица 7.1. Объем груза Иными словами, если груз, принимаемый на судно, имеет удельный погрузочный объем 1 м3/т, то загрузка на приведенном графике выразится прямой линией, проходящей через точки О и А. На графике можно начертить вспомогательную ординату и нанести на нее шкалу удельных погрузочных объемов, для чего следует продолжить прямую ОА до пересечения с проведенной ординатой. Приведенная шкала удельных погрузочных объемов имеет диапазон от 0 до 1,5 м3/т. шкала с большими удельными погрузочными объемами располагается ближе к шкалам грузовместимости. Масштаб этой шкалы находится тем же путем, т.е. точка пересечения ординаты с прямой ОА будет соответствовать удельному погрузочному объему равному 1 м3/т, при котором полностью используется Дч и W. Пример. На судно с остаточной грузоподъемностью, остаточной грузовместимостью и остаточной удельной грузовместимостью ф ф ф (W =1 м3/т, Д = 6000 т, W = 6000 м3) необходимо погрузить: ч Лес Упо = 3 м3/т; Джут Упо = 1,5 м3/т; Медь Упо = 0,5 м3/т; полностью использовав Дч и W. Для решения этой задачи на график следует нанести ряд прямых линий, проходящих через начало координат и соответствующие значения удельных погрузочных объемов на вспомогательных шкалах. Каждая из этих прямых, взятая в отдельности, показывает, как будут использоваться Дч и W при погрузке отдельного судна. Прямые ОЛ (О, Упо = 3 м3/т), ОД (О, Упо = 1,5 м3/т), ОМ (О, Упо = 0,5 м3/т) соответствуют загрузке судна лесом, джутом, медью. Чтобы загрузить судно с соблюдением условий загрузки, на графике строится ломаная линия из трех отрезков (по числу грузов), начало которой совпадает с точкой О, а конец с точкой А. Точка А соответствует полному использованию Дч и W. 20 W 3 м 10 9 1,5 Л 8 Д 4 7 6 3 Д` 1 А 5 Е 4 2 3 0,5 М 2 К 1 1 Л` O 1 2 3 4 Дч, т.т. 5 6 7 8 9 10 Рис. 7.1. Универсальный график для определения количества факультативных грузов. Дополнительная прямая АЛ`||ОЛ соответствует загрузке судна лесом. Количество джута может быть выбрано произвольно на прямой КД`||ОД. Таким образом, ломанная ОКЕА соответствует загрузке судна тремя грузами (ОК – медь, КЕ – джут, ЕА – лес). Абсциссы этих отрезков соответствуют массе грузов, а ординаты – объему Медь Р = 3500 т V = 1750 м3 Джут Р = 1700 т V = 2550 м3 Лес Р = 800 т V = 2400 м3 Так с помощью универсальной диаграммы определим, сколько тонн необходимо взять каждого из факультативных грузов. 8. Распределение весовой нагрузки по грузовым помещениям с учетом сохранения местной и общей прочности корпуса судна Переменной весовой нагрузкой для грузовых судов является вес принимаемых ими грузов. Распределение переменной весовой нагрузки между грузовыми отсеками по длине судна должно быть таким, чтобы сохранялась общая прочность корпуса судна. При размещении грузов и рейсовых запасов необходимо стремиться к тому, чтобы лучше уравновесить силы поддержания и силы веса. Для этого существуют 21 специальные инструкции о распределении веса грузов по отсекам в процентах от общего веса принимаемого на судно груза. Практически правильное размещение груза, обеспечивающее продольную прочность, достигается при погрузке в каждый отсек количества груза пропорционально объему данного отсека при помощи коэффициентов вместимости грузовых отсеков K= W ( 30 ) W где W – вместимость – го отсека (выбирается из табл. 3.1.) W – вместимость судна, равная суммарной вместимости грузовых отсеков. Переменная весовая нагрузка по грузовым отсекам определяется по формуле: P = Дч K , т ( 31 ) где P -- вес грузов и запасов, помещаемых в отсек, т. Вес груза в отсеке распределяется в соотношении 1 Pтв P , т 3 2 Pтр P , т 3 ( 32 ) ( 33 ) Местная прочность грузовых палуб определяется тр Pтр max [W ] , т ( 34 ) 2 тв Pтв [W ] , т max 3 ( 35 ) где - количество отсеков на судне. Результаты удобно сводить в таблицу Таблица 8.1. Распределение весовой нагрузки по отсекам, трюмам и твиндекам W K P Pтв 1 2 ... 22 Pтр Pтв max Pтр max 9. Описание правил размещения грузов на судне и мер предосторожности, необходимых в пути следования для сохранной перевозки грузов Важным условием обеспечения сохранной перевозки грузов является правильная укладка их в грузовые помещения, а также меры, применяемые в пути следования: вентиляция грузовых помещений, контроль за состоянием температуры, влажности грузов и воздуха, дополнительные крепления, предотвращающие смещение груза. Для выполнения этого раздела необходимо пользоваться нормативными материалами (МОПОГ, “Общие и специальные правила перевозки грузов морем” 4-M) и учебниками по предмету “Технология морских перевозок” (см. Список литературы). 10. Распределение отдельных партий грузов по трюмам и твиндекам с учетом их транспортной характеристики Размещение отдельных партий грузов по грузовым помещениям – наиболее ответственный этап составления грузового плана. При решении данной задачи необходимо учитывать: - транспортную характеристику каждого груза и возможности совмещения его с другими грузами; - пригодность и удобство отдельных трюмов и твиндеков для погрузки, укладки и сохранной перевозки того или иного груза; - возможность полного использования вместимости отдельных грузовых помещений при установленной загрузке по весу; - возможность перераспределения нагрузки и т.д. При размещении грузов придерживаться следующих основных принципов: - в случае невозможности загрузить отсеки пропорционально распределенной массе рекомендуется недогружать в первую очередь концевые отсеки; - в большие отсеки рекомендуется грузить грузы с высокими нормами обработки; - в одном помещении размещать грузы, требующие одинаковых либо близких режимов перевозки; - грузы, боящиеся нагрева, не помещать вблизи нагревающихся переборок; - располагать грузы строго по коносаментным партиям, избегая разрыва партий. Ориентиром для подбора груза служит удельная грузовместимость грузового помещения W W P , м3/т ( 36 ) 23 Полученные значения удельной грузовместимости вписывают в таблицу 10.1. Таблица 10.1. Предварительный грузовой план Наменование грузового W P Pmax W помещения Грузы U2, м3/т V1,м3 P2, т V2,м3 ui, м3/т u1, м3/т P1 , т ... Pi, т Vi, м3 Тв. № 1 Тр. № 1 . . . Тр. № Раскладку нужно начинать с самого требовательного и наименьшего по массе груза, причем надо выбирать грузовое помещение у которого W Упоi . Количество i- го груза в ξ-ом помещении Рi = Wξ : УПОi, ( т ) Для лучшего использования грузового помещения необходимо подбирать “легкий” ( Упоi W ) и “тяжелый” ( Упоi W ) грузы. Количество соответственно вычисляем, решая систему уравнений (см. раздел 7) Упол Pл + Упо т Pт = W , м3 ( 37 ) Pл + Pт = Р, т В пояснительной записке надо подробно записать расчеты размещения грузов в каждом грузовом помещении, не забывая о возможности перераспределения нагрузки по трюмам и твиндекам Р= Pтр + Pтв, т ( 38 ) Для лучшего удифферентования судна желательно в концевых отсеках разместить одноименные “легкие” и “тяжелые” грузы. При расчетах может оказаться, что груз, заполнив грузовместимость грузового помещения (к примеру, твиндека) не использует весовую тв распределенную нагрузку P , тогда в смежном грузовом помещении тв (к примеру, трюме) увеличивают P на P Pтв = Pтв - Рi, т тв где P ( 39 ) - распределенный вес в -ом твиндеке Рi- количество i-го груза в -ом твиндеке. 24 Таким образом обеспечивается общая прочность корпуса судна. При размещении груза по грузовым помещениям выполнять условие обеспечения местной прочности Рi < Рmax ( 40 ) 11. Составление чертежа грузового плана Для расчета и проверки дифферента и остойчивости судна на момент отхода и прихода необходимо знать положение центра тяжести (ЦТ) груженного судна от киля и миделя, для этого нужно определить координаты ЦТ каждой партии груза и запасов, принятых на судно. Эту задачу можно решить с достаточной степенью точности при помощи масштабного чертежа судна, представляющего собой одновременно и грузовой план. Удобнее выполнять чертежи на миллиметровой бумаге следующим образом. Начертить продольный разрез судна по ДП с масштабом по горизонтали 1:500, по вертикали 1:100, с указанием всех отсеков, трюмов и твиндеков судна. Грузы размещаются послойно. Высоту каждого i-го груза в –ом грузовом помещении определяют по формуле: hiгр Vi W h , м ( 41 ) где V i – объем i-го груза в –ом грузовом помещении, м3; h iгр – высота i-го груза в –ом грузовом помещении, м; W – грузовместимость –го грузового помещения, м3; h– высота –го грузового помещения, м. Эти расчеты заносят в пояснительную записку в форме таблицы 11.1. Таблица 11.1. Высота отдельных партий груза в грузовых помещениях. Наименование помещения W Груз i h V i h i Твиндек № 1 Трюм № 1 .......... Трюм № При размещении партий груза в грузовом помещении в виде штабеля устанавливают объемный масштаб клеток для каждого грузового помещения, предварительно разбив все грузовые помещения на клетки 5х5 мм 25 m W ( 42 ) N где m – объемный масштаб клеток –го грузового помещения, т.е. какой объем занимает одна клетка, м3; W - объем i-го груза в –ом грузовом помещении, м3; N – количество клеток в –ом грузовом помещении. На каждую партию i-го груза приходится число клеток в –ом грузовом помещении ni Vi m ( 43 ) Эти расчеты заносят в пояснительную записку в форме таблицы 11.2. Таблица 11.2. Объем партий груза. Наименован ие помещения Твиндек № 1 Трюм № 1 .......... W Грузы i m Vi ni Трюм № Грузы, расположенные послойно или штабелями на масштабном чертеже изображаются прямоугольниками, содержащими число клеток своих грузов. Центр тяжести каждого груза в отдельном помещении находится на пересечении диагоналей прямоугольника для этого груза. Центры тяжести запасов находятся в центре объема каждого полного танка. Измерив расстояние до найденных центров тяжести от миделя и киля и помножив эти расстояния на масштаб чертежа, определяют плечи статических моментов отдельных партий грузов относительно киля и миделя. 12. Расчет, исправление и проверка дифферента на момент отхода и прихода Дифферентом судна называется разность осадок носом и кормой. От дифферента зависят такие мореходные качества, как ходкость, управляемость, всхожесть на волну, устойчивость на курсе. Дифферент зависит от расположения грузов и запасов по длине судна. Для большинства судов наилучшим является дифферент на корму. При составлении грузового плана необходимо проверить дифферент судна на момент отхода судна, исправить его в случае необходимости и 26 проверить на подходе к порту назначения с учетом расходования рейсовых запасов. Дифферент судна на момент отхода определяют по формуле d M диф М t1 Д р ( xд xc ) M t1 , см ( 44 ) где Др – расчетное водоизмещение судна, т; xд – абсцисса центра тяжести судна в грузу, м; xс – абсцисса центра величины в грузу, м, выбирается по кривым элементов теоретического чертежа; M t - удельный дифферентующий момент, т.е. момент 1 изменяющий дифферент судна на 1см, можно определить по кривым элементов теоретического чертежа, либо по формуле, Mt Др R 100 L p , тм ( 45 ) см где R – продольный метацентрический радиус, м; Lp – расчетная длина судна между перпендикулярами по данную ватерлинию. Продольный метацентрический радиус R можно определить по кривым элементов теоретического чертежа, либо вычислить по формуле R 0.08 L2p Tp , м ( 46 ) Положение ЦТ судна xд определяют по формуле xд Pi xi Д о хдо Др ,м ( 47 ) где Pixi – сумма статических моментов всех грузов относительно миделя, тм; Дохдо – статический момент веса порожнего судна относительно миделя, тм; хi – абсцисса центров тяжести каждого груза и запасов от миделя, м; хдо – абсцисса ЦТ порожнего судна от миделя, м; Pi – вес каждого груза и запасов в тоннах, т; До – вес порожнего судна, т. Рассчетное водоизмещение определяется: Др = До + Рз + Р г Рассчетная осадка определяется: Тр = Тл – (Дл – Др)/q1см, см 27 ( 48 ) ( 49 ) Вычисление хд удобно производить в табличной форме. Таблица 12.1. Статические моменты груженного судна относительно миделя. Вес груза (либо запасов) Pi, т Наименование помещения Твиндек № 1 Трюм № 1 Твиндек № 2 .............. Ахтерпик Судно порожнем Отстояние ЦТ груза (запасов) В нос В корму + хi, м - хi, м Статические моменты относительно миделя + Pixi, тм - Pixi, тм До ДР При необходимости исправления дополнительный дифферентующий момент Мдиф = d дифферента Mt1 = (d3 – d) M t1, тм создают ( 50 ) где d – отклонение расчетного дифферента d от заданного d3, см. Этот дополнительный дифферентующий момент создается перемещением переменной нагрузки по длине судна в соответствующую сторону. При “ – “ значении дополнительного дифферентующего момента “тяжелый” груз перемещается на корму, а при “ + ” значении – “тяжелый” груз перемещается на нос. А Б А Б ха хб ха lп lп хб Рис. 12.1. Схема определения плеча переноса. Намечают грузы, которые можно перенести для удифферентования судна, и определяют расстояние переноса lп, а также весовую нагрузку Р, достаточную для удифферентования судна на величину d. P M диф ln , т ( 51 ) 28 Если все грузовые помещения полностью заполнены грузами, перенос веса Р производится путем взаимного перемещения “тяжелого” и “легкого” грузов в равных объемах. Искомое количество этих грузов определяют из уравнений: Рт – Рл = Р, т УпотРт – УполРл = 0, м3 Qл ( 52 ) Р Упот Упол Упот , т ( 53 ) Qт = Р + Рл, т ( 54 ) Массы “легкого” и “тяжелого” груза определяют по вышеперечисленным формулам. После переноса весовой нагрузки в количестве Р суммарный статистический момент весовых нагрузок судна будет равен Дохдо = Pixi + Mдиф , т.м. ( 55 ) При проверке дифферента на момент прихода судна следует учесть расход запасов, оставив только штормовой запас. Водоизмещение судна уменьшается на величину запасов Р, осадка уменьшается на величину Т xy = Рз , см qiсм ( 56 ) До хдо Рi xi Мдиф Рз хз Д р Рз ,м ( 57 ) Полученные расчетные дифференты на момент прихода и отхода целесообразно проверить, используя диаграммы осадок носом и кормой, которые зависят от Pixi и Д. 29 13. Расчет, исправление и проверка поперечной остойчивости на момент отхода и прихода судна с учетом влияния свободной поверхности жидких запасов Остойчивостью судна называется его способность восстанавливать вертикальное положение после того, как внешняя сила выведет его из этого состояния. М ГВЛ h r Z G w Z Z m g C Z c Рис. 13.1. Аппликаты расчетных величин. Сохранение необходимой поперечной остойчивости – одно из основных условий обеспечения безопасного плавания судна. Мерой остойчивости судна является метацентрическая высота, которая определяется взаимным расположением центра тяжести судна G и поперечного метацентра М, и определяется по формуле h = zm – zg , м ( 58 ) где zm – отстояние поперечного метацентра от киля, м; zg – отстояние центра тяжести груженного судна от киля, м. Величина zm определяется по кривым элементов теоретического чертежа в зависимости от осадки (приложение 1), но учащимся рекомендуется рассчитывать zm аналитически zm = r + zс , м ( 59 ) где r – метацентрический радиус, м; zс – отстояние ЦВ от основной плоскости, м. *В, м ( 60 ) где В – ширина судна, м; Т – осадка судна, м. Отстояние ЦВ от основной плоскости определяется zс = Т – zw , м ( 61 ) где zw – отстояние ЦВ от ватерлинии, м. 30 Величина zw определяется 1 T V zw ( ) , м 3 2 S ( 62 ) где V – объемное водоизмещение, м3; S – площадь действующей ватерлинии, м2. S 100 q1cм , м2 ( 63 ) где ɣ – удельный вес забортной воды, т/м3. zg где Pi zi Д о z go Др , м ( 64 ) Pi zi – суммарный момент переменной нагрузки относительно киля, тм; Доzgo – момент порожнего судна относительно киля, тм. Вычисление величины zg рекомендуется производить в табличной форме. Таблица 13.1. Статические моменты груженного судна относительно киля. Наименование помещения Груз (запасы) Вес груза Pi, т Отстояние ЦТ от основной zi, м Статический момент относительно киля, тм Твиндек № 1 Трюм №1 ............ Ахтерпик До zgo Доzgo Судно порожнем Каждый тип судна имеет свой диапазон значений метацентрической высоты, при которых обеспечивается достаточная остойчивость: средние грузовые суда 0,3 – 2,0 м и большие 1,0 – 4,5 м и более. Если “тяжелые” грузы расположены в твиндеке, то судно будет иметь малую остойчивость и испытывать медленную, плавную качку. Если “тяжелые” грузы сосредоточены в нижней части трюмов, то судно получит чрезмерную остойчивость и будет испытывать стремительную бортовую качку, что может вызвать повреждение корпуса судна и смещение груза. Если при расчете метацентрическая высота оказалась вне пределов допустимых ее значений для данного типа судна, то необходимо перераспределить грузы по высоте. Подъем “тяжелых” грузов вверх уменьшает, а перемещение их вниз (из твиндеков в трюма) увеличивает метацентрическую высоту судна. 31 Требуемое изменение метацентрической высоты определяют по формуле h = hз – h , м ( 65 ) где hз – заданная метацентрическая высота, обеспечивающая достаточную остойчивость судна, м; h – метацентрическая высота судна в порту отправления после размещения грузов и запасов. А Z Б ZА ZБ Рис. 13.2. Плечи переноса груза по высоте. Дополнительный восстанавливающий момент равен Мв = h Др , тм ( 66 ) Произведение массы перемещаемого по высоте груза Р на расстояние этого перемещения z должно быть равно требуемому изменению восстанавливающего момента Р z = h Д , тм ( 67 ) Масса перемещаемого груза будет равна P h Д , т z ( 68 ) При исправлении остойчивости для создания изменения нагрузки на величину Р приходится менять местами “легкие” и “тяжелые” грузы, то их массы Рл и Рт определяют решив систему уравнений: Рт – Рл = Р , т УпотРт – УполРл = 0 , м3 ( 69 ) Р Упот , т Упо л Упот ( 70 ) Рл Рт = Р + Рл , т ( 71 ) После переноса груза в количестве Р тонн статистический момент весовых нагрузок судна равен Доzo = Pi zi + Мв , тм 32 суммарный ( 72 ) После определения метацентрической высоты на момент отхода судна необходимо проверить ее величину на момент прихода судна, используя кривые элементов и указанные формулы, но с учетом расходов топлива и воды, оставив только штормовой запас, и наличия свободной поверхности жидкости в танках. По мере расходования запасов центр тяжести судна будет повышаться, что вызовет уменьшение метацентрической высоты и остойчивости судна. Для определения поправки к метацентрической высоте из-за наличия свободной поверхности жидких запасов в танках необходимо знать размеры танков, а также удельный вес жидкостей в танках. Поправку к метацентрической высоте определяют по формуле h 1 ix , м Др ( 73 ) где ɣ1 – удельный вес жидкости в танке, т/м3; ix – момент инерции свободной поверхности жидкости относительно продольной оси можно определить по формуле: lт bт3 , м4 ix 12 ( 74 ) где lт – длина танка, м; bт – ширина танка, м. Поправку за счет влияния свободной поверхности жидкого груза рассчитывают для двух средних танков двойного дна. Исправленная метацентрическая высота с учетом влияния жидких грузов со свободной поверхностью определяется так: h' = h + Δh , где поправка Δh всегда является отрицательной. ( 75 ) После этого расчета метацентрическую высоту следует проверить еще и графическим путем по диаграмме статической остойчивости. Начальный участок диаграммы статической остойчивости представляет собой прямую наклонную линию. Это видно, если приравнять две формулы восстанавливающего момента; метацентрическую формулу поперечной остойчивости, применимую только для малых углов крена, и формулу восстанавливающего момента, справедливую для любых углов крена, т. e. Мθ = D' · h · θ и Мθ = D' · lст, откуда: lст = h · θ ( 76 ) При малых углах крена поперечная метацентрическая высота – постоянная величина, поэтому зависимость между плечом статической остойчивости lcт и углом крена θ при малых углах крена является линейной и изображается прямой линией. 33 мст, GZ m 1,6 A 1,4 • 1,2 1,0 0,8 h 0,6 0,4 0,2 В - 30 -20 - 10 0 10 20 30 40 о 1рад=57,3 50 • 60 70 • 80 о Рис. 13.3. Определение метацентрической высоты по диаграмме статической остойчивости. Отрезок перпендикуляра, восстановленного из точки на оси абсцисс, находящейся на расстоянии одного радиана (57,3 град) от начала осей координат, до точки пересечения его с начальной касательной к кривой, определяет на диаграмме статической остойчивости поперечную метацентрическую высоту h, взятую в масштабе плеч статической остойчивости. Однако только графически определять метацентрическую высоту h по диаграмме статической остойчивости не рекомендуется, т.к. проведение касательной к кривой не может быть выполнено с необходимой точностью. Этот метод может использоваться только как дополнительный (контрольный). Учитывая то, что диаграмма статической остойчивости тоже должна быть построена с учетом влияния жидких грузов со свободной поверхностью, значение метацентрической высоты, рассчитанной по вышеприведенным формулам и значение h, снятой с диаграммы, практически должны быть равны. Может быть погрешность ± 0,1 ÷ 0,2 м за счет неточного проведения касательной. 34 14. Использование “Информации об остойчивости судна” для контроля остойчивости Для всех транспортных судов длиной 20 м и более Регистр предъявляет определенные требования к остойчивости, проверка выполнения которых является обязательной при составлении грузового плана, перед выходом судна в море. Должны быть удовлетворены следующие критерии остойчивости: 1. Остойчивость судов неограниченного и ограниченных R1, R2, R2RSN, R2-RSN(4,5) и R3-RSN районов плавания считается достаточной, если при указанном ниже условном действии ветра и волнения критерий погоды К = b/a ≥ 1, т.е. площадь b на диаграмме статической остойчивости равна или больше площади а. 2. Максимальное плечо диаграммы статической остойчивости (ДСО) lmax (GZmax) должно быть не менее 0,20 м для судов длиной L ≥ 105 м и не менее 0,25 м для судов длиной L ≤ 80 м. 3. Угол максимума диаграммы статической остойчивости θmax должен быть не меньше 30о. По согласованию с Регистром угол, соответствующий максимуму диаграммы, может быть уменьшен до 25о. При наличии у диаграммы статической остойчивости двух максимумов вследствие влияния надстроек или рубок требуется, чтобы первый от прямого положения максимум диаграммы наступил при крене не менее 25о. 4. Предел положительной статической остойчивости (угол заката диаграммы – θзак) должен быть не менее 60о. Однако для судов ограниченного района плавания R3-RSN он может быть уменьшен до 50о при условии, что на каждый 1о уменьшения угла заката диаграммы приходится 0,01 м увеличения максимального плеча статической остойчивости сверх нормативного значения. (Это требование не является обязательным согласно CODE on Intact Stability for all types of ships – 2008, но такие классификационные общества, как Регистр Российской Федерации, Регистр Украины и некоторые другие, проверку этого критерия требуют обязательно). 5. Исправленная начальная метацентрическая высота всех судов при всех вариантах нагрузки, за исключением «судна порожнем», должна иметь значение не менее 0,15 м. Минимальная исправленная начальная метацентрическая высота может иметь другую величину в случаях, особо оговоренных. 35 6. Площадь под положительной частью диаграммы статической остойчивости должна быть не менее 0,055 м·рад до угла крена 30о и не менее 0,09 м·рад до угла крена 40о либо до угла заливания θf, в зависимости от того, какой из них меньше. Дополнительно, площадь между углами крена 30о и 40о, или, если θf < 40о, между 30о и θf должна быть не менее 0,03 м·рад. Для более удобного восприятия критериев остойчивости судна перечислим их в табличном виде: Таблица 14.1. Критерии остойчивости морского судна. № п/п 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. КРИТЕРИЙ Нормируемая величина Критерий погоды, К К = b/a ≥ 1 Исправленная начальная метацентри- ho ≥ 0,15 м ческая высота, ho или GoM Наибольшее плечо статической lmax ≥ 0,20 м (L ≥ 105 м) остойчивости, lmax или GZmax lmax ≥ 0,25 м (L ≤ 80 м) Угол максимума ДСО (угол крена, со- θmax ≥ 30o ответствующий lmax), θmax Угол заката ДСО, θзак θзак ≥ 60o Площадь ДСО от 0о до 30о, S0-30 S0-30 ≥ 0,055 м·рад о о Площадь ДСО от 0 до 40 , S0-40 S0-40 ≥ 0,090 м·рад о о Площадь ДСО от 30 до 40 , S30-40 S30-40 ≥ 0,030 м·рад Перечисленные выше основные показатели остойчивости даны в “Информации об остойчивости судна для капитана”. “Информацию” выдает завод-изготовитель на основании материалов опытного кренования судна для 6 – 12 типовых случаев загрузки. Однако никакой набор готовых схем не может отразить всего многообразия загрузки возможных при креновании. Поэтому судоводитель должен уметь самостоятельно рассчитать и определить с помощью таблиц и диаграмм необходимые величины. Для определения максимума плеча статической остойчивости lmax, максимального угла крена θmax и угла заката θзак необходимо с помощью универсальной диаграммы остойчивости (приложение 1) построить диаграмму статической остойчивости, с которой снимаются необходимые величины. Для построения диаграммы статической остойчивости рекомендуется составить таблицу 14.2. 36 Таблица 14.2. Величины плеч статической остойчивости 10о 20о 30о 40о 50о 60о 70о 80о 90о θ, углы крена плечи lст статической остойчивости Расчет плеч и построение диаграмм статической и динамической остойчивости можно производить с помощью ПАНТОКАРЕН (Кривые плеч остойчивости формы). С помощью пантокарен (приложение 2) плечи для построения диаграмм статической и динамической остойчивости можно рассчитать так: lст = lф – a · sin , м ( 77 ) lg = 1 ∆θрадинтlст , м. 2 ( 78 ) Расчет плеч lст и lg лучше сделать в виде таблицы. Таблица 14.3. Таблица расчета плеч статической и динамической остойчивости. 10о θ (угол крена) 20о 30о 40о 50о 60о 70о 80о + + + + + + + lф (плечо формы) sinθ a · sin lст = lф – a · sin инт lст + + + + + + + lg=1/2∆θрадинтlст lф – плечи формы снимаются с пантокарен при известном объемном водоизмещении судна V, м3. a = zG – zc , ( 79 ) где zg Pi zi Д о z go Др , ( 80 ) zc – снимаются с кривых элементов теоретического чертежа. интlст – интегральная сумма плеч статической остойчивости (определяется по указанной в таблице схеме). 1 ∆θрад = 0,087 2 (∆θо = 10о; ∆θрад = 0,174) 37 ( 81 ) С помощью рассчитанных плеч статической lст и динамической lg остойчивости строятся соответствующие диаграммы и производятся все необходимые проверки и расчеты. После определения реальных показателей необходимо сравнить их с требованиями “Норм остойчивости”, разработанные Регистром и показать в виде таблицы. Если расчетные показатели больше требуемых по “Нормам”, то можно принимать такой вариант размещения грузов. В случае невыполнения этого условия, необходимо принятием балласта или перераспределением груза добиваться требуемого результата. Таблица 14.4. Показатели остойчивости №№ п/п 1 2 3 5 6 7 8 Показатели остойчивости согласно норм Расчетные показатели остойчивости Начало рейса Конец рейса К= К= Основной критерий погоды К ≥ 1 Максимальное плечо диаграммы статической остойчивости lmax ≥ 0,20 м для судов длиной lmax = L >105 м lmax ≥ 0,25 м для судов длиной L > 80 м Угол максимума θmax ≥ 30о θmax = Угол заката диаграммы θзак ≥ 60о h > 0,15 м Площадь ДСО от 0о до 30о S0-30о ≥ 0,055 м·рад Площадь ДСО от 0о до 40о S0-40о ≥ 0,09 м·рад Площадь ДСО от 30о до 40о S30-40о ≥ 0,03 м·рад lmax = θmax = θзак = θзак = h= h= S0-30о = S0-30о = S0-40о = S0-40о = S30-40о = S30-40о = После проверки метацентрической высоты, если её значение удовлетворяет требованиям, следует заняться проверкой критериев по диаграмме статической остойчивости (ДСО). Точка максимума диаграммы даёт возможность проверить сразу два критерия: максимальное значение плеча статической остойчивости lmax (GZmax) и угол крена, при котором этот максимум наступает – θmax (т.А – точка максимума ДСО). Точка В – точка заката диаграммы дает возможность проверить ещё один критерий – θзак (угол заката ДСО). 38 мст, 1,6 GZ m ст max (Gzmax) A • 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 - 30 -20 - 10 0 max 10 20 30 40 50 В 60 70 • 80 v о Рис. 14.1. Диаграмма статической остойчивости. Проверка критерия погоды. Самый сложный вопрос, это проверка критерия погоды. Проверку критерия погоды К следует делать в такой последовательности: 1. Судно находится под действием ветра постоянной скорости, направленного перпендикулярно к его диаметральной плоскости, которому соответствует плечо ветрового кренящего момента w1 (см. рис. 14.2.). ст, м GZ 1,6 1,4 1,2 1,0 b 0,8 0,6 0,4 а 0,2 - 30 - 20 - 10 0 w2 w1 о 10 20 30 40 w1 50 60 w2 f 70 80 c 1r Рис. 14.2. Определение площадей a и b для расчета критерия погоды. 39 2. От статического угла крена θw1, вызванного постоянным ветром и соответствующего первой точке пересечения горизонтальной прямой w1 с диаграммой статической остойчивости, под воздействием волн судно кренится на наветренный борт на угол, равный амплитуде бортовой качки 1r . 3. На накрененное судно динамически действует порыв ветра, которому соответствует плечо кренящего момента w2 . 4. Вычисляются и сравниваются площади a и b, заштрихованные на рис. 14.2. Площадь b ограничена кривой ДСО, горизонтальной прямой, соответствующей кренящему плечу w2 , и углом крена w2 = 50о, либо углом заливания θf, либо углом крена θс, соответствующим точке второго пересечения прямой w2 с кривой ДСО, в зависимости от того, какой из этих углов меньше. Площадь a ограничена кривой ДСО, прямой w2 и углом крена, равным θw1 – θ1r. 5. Остойчивость судна по критерию погоды К = b/a считается достаточной, если площадь b равна или больше площади a, т.е. К ≥ 1. 6. Статический угол крена θw1 от действия постоянного ветра не должен превышать 16о, либо угла, равного 0,8 угла входа в воду кромки открытой палубы (угла заливания), в зависимости от того, какой из них меньше. Расчет плеча кренящего момента от давления ветра. 1. Кренящее плечо w1, м, принимается постоянным для всех углов крена и рассчитывается по формуле: w1 = Pv·Av·Zv/1000·Δ·g ( 82 ) где Pv – давление ветра, Па, определяемое по таблице в зависимости от района плавания судна; Av – площадь парусности судна при данной осадке, м2, определяется по графику парусности или таблицам элементов парусности судна Zv – плечо парусности, м, принимается равным измеренному по вертикали расстоянию от центра площади парусности Av до центра площади проекции подводной части корпуса на диаметральную плоскость, или, приближенно, до середины осадки судна; Δ - водоизмещение судна, т; g - ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2. Таблица для определения давления ветра. Район плавания судна Давление ветра Pv, Па Неограниченный 504 Ограниченный R1 353 Ограниченный К2, R2-RSN, R2-RSN(4,5), R3-RSN 252 40 2. Кренящее плечо w2 определяется по формуле: w2 = 1,5· w1 ( 83 ) Расчет амплитуды качки. Амплитуда качки судна с круглой скулой, град., вычисляется по формуле: θ1r = 109·k·X1·X2·√r·S, ( 84 ) где k – коэффициент, учитывающий влияние скуловых и/или брускового килей и определяемый в соответствии с таблицей; значение k принимается равным 1, если кили отсутствуют; Х1 – безразмерный множитель, определяемый по таблице в зависимости от отношения ширины судна к его осадке В/d; Х2 – безразмерный множитель, определяемый по таблице в зависимости от коэффициента общей полноты судна Св; r – параметр, определяемый по формуле: r = 0,73 + 0,6·(ZG – d)/d ( 85 ) Значение r не должно приниматься больше 1; S – безразмерный множитель, определяемый по таблице в зависимости от района плавания судна и периода качки Т, который рассчитывается по формуле: Т = 2·с·В/√h, где ( 86 ) с = 0,373 + 0,023·В/d – 0,043·LWL/100; ( 87 ) В – ширина судна, м; d – средняя осадка судна, м; h – исправленная метацентрическая высота (с поправкой на свободные поверхности жидких грузов), м; LWL – длина судна по ватерлинии, м. Множитель Х1 В/d ≤2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,5 3,6 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 ≥6,5 Х1 1,0 0,96 0,93 0,9 0,86 0,82 0,8 0,79 0,78 0,76 0,72 0,68 0,64 0,62 Множитель Х2 Св ≤ 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 ≥ 0,70 Х2 0,75 0,82 0,89 0,95 0,97 1,00 41 Множитель S Район плавания Неогра- Период качки, Т, с ≤5 6 7 8 10 12 14 16 18 ≥ 20 0,100 0,100 0,098 0,093 0,079 0,065 0,053 0,044 0,038 0,035 0,100 0,093 0,083 0,073 0,053 0,040 0,035 0,035 0,035 0,035 ниченный Ограниченный Множитель k Аk/LWL·B,% k 0 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 ≥ 4,0 1,00 0,98 0,95 0,88 0,79 0,74 0,72 0,70 Для судов, имеющих скуловые кили или брусковый киль, или и то и другое вместе, коэффициент k определяется по таблице в зависимости от отношения Аk/LWL·B, в котором Аk – суммарная габаритная площадь скуловых килей, либо площадь боковой проекции брускового киля, либо сумма этих площадей, м2. Проверим также, удовлетворяют ли требованиям размеры площадей диаграммы статической остойчивости от 0о до 30о, от 0о до 40о, а так же площадь ДСО между 30о и 40о. Это несложно проверить с использованием диаграммы динамической остойчивости, т.к. плечо lg при указанных градусах позволяет определить площадь ДСО в м·рад (см. рис. 14.3,14.4,14.5). lg = 0,28 м при θ = 30о, значит S0-30o = 0,28 м·рад (Должно быть больше, чем 0,055 м·рад, рис. 14.3); lg = 0,51 м при θ = 40о, больше, чем 0,09 м·рад, значит S0-40o = 0,51 м·рад (Должно быть рис. 14.4); S30-40o = S0-40o - S0-30o = 0,51 - 0,28 = 0,23 м·рад (Должно быть больше, чем 0,03 м·рад, рис. 14.5). 42 мст, мg, 1,8 * 1,6 * * * * 1,4 1,2 * 0,8 0,4 * * * 0,2 - 30 -20 - 10 0 * * 0,6 * * 1,0 * * 10 * 20 30 40 50 60 70 80 о g = 0,28 м Рис. 14.3. Определение площади ДСО от 0 до 30о. мст, мg, 1,8 * 1,6 * * * * 1,4 1,2 * * 1,0 0,8 0,4 * * * 0,2 - 30 -20 - 10 0 * * * 0,6 * * 10 * 20 30 40 50 60 70 80 g = 0,51 м Рис. 14.4. Определение площади ДСО от 0 до 40о. 43 о мст, мg, 1,8 * 1,6 * * * * 1,4 1,2 * 0,8 0,4 * * * 0,2 - 30 -20 - 10 0 * * 0,6 * * 1,0 * * 10 * 20 30 g = 0,51 м g = 0,28 м 40 50 60 70 80 = 40 = 30 Рис. 14.5. Определение площади ДСО между 30о и 40о. при при 15 . КАЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ СУДНА tст=ΣQi/BHi ( 88 ) Где Qi-количество i-го груза; BHi-валовая норма i-того груза. Валовая норма показывает количество груза, которое порт может перегрузить за сутки. Плановое время называется сталийным. Сталийное время - это время необходимое на обработку судна в порту. Коэффициент использования чистой грузоподъемности судна: Q αз = i ( 89 ) Dч где Qi-колличество i-го груза; αз-коэффициент загрузки Производительность тоннажа в рейсе: M = α3 · ζX · V∙ 24 ( 90 ) Показывает какую транспортную продукцию в тонно-милях дает в среднем 1т грузоподъемности за сутки эксплуатации. tx = S/24·V ( 91 ) tx - ходовое время судна в рейсе, сут. S - расстояние, мили. V- скорость судна, узл. Время рейса: tp = tст + tx ( 92 ) Коэффициент ходового времени показывает, какую часть рейса судно находилось на ходу. ζX=tX/tP ( 93 ) 44 о Коэффициент стояночного времени показывает, какую часть рейса судно находилось на стоянке. ζСТ=tСТ/tP ζX + ζСТ = l ( 94 ) ВЫВОД Указать мореходные и эксплуатационные характеристики судна и сделать вывод о целесообразности рейса судна. Задания на курсовой проект № вариант задания 1 00 25 50 75 01 26 51 76 Порты погрузки 2 Одесса 1. Карачи Масса, т Факультативные грузы 3 4 1. 1. Трубы стальные Симоносеки 2. Сталь листовая 3. Хим. волокно 1. Оборудование 2. Иокогама 2. Одежда 3. Обувь 5 2000 1200 1300 800 600 400 6 1. Машины Южный 1.Кофе 2.Джут 3. Мешковина 400 2000 1000 1. Прокат цв. мет. 1. Обувь 2. Корица 3. Канифоль 400 600 100 2.Шерсть 1. Калькутта 2000 300 1000 800 300 600 1.Медь в чушках 03 28 Мариуполь 2.Висакхапатнам 53 78 Черноморск 1. Мешковина 2. Перец З.Орех кешью 1.Кофе 2. Ковры 3. Обувь 1 .Редукторы 2. Сахар З.Мука 04 29 1.Конакри' Николаев 54 79 80 1200 1800 1200 2. Катанка 7 Август Сентябрь Октябрь 2.Джут 1.Подш. стальные Сентябрь Мадрас 2. Керчь 05 30 55 Месяц плавания выгрузки 2.Мумбаи 02 27 52 77 Обязательные грузы 2. Дакар 1. Гавана Измаил 2. Сантьяго 1.Конс. рыбные 800 2 . Промоборудова- 600 ние З.Х/б ткани 800 2. Стекло оконное 1. Консервы 2.Металлоконструк 3. Пленка целлофановая 1.Сталь в 2 Олово хлористое 3. Соломка для спичек 1000 2000 1.Мука 1. Апатитовая руда 2. Стекло органич. 3. Сталь 1.Конс. рыбные 2. Парфюмерия 3. Сахар 3000 45 Февраль 1400 2000 1200 2.Эл. кабель 600 1000 2000 1000 2000 2000 1. Сульфат никеля Апрель 2.Мука 1 2 06 51 3 1. Феодосия 1200 700 300 800 1200 1. Одесса 1.Кофе 2. Киноварь 3. Кенаф 1000 600 800 2. Измаил 1. Прованское масло 2. Жмых З.Шрот 1.Лук 2. Чеснок 3. Шерсть 2. Евпатория 07 32 Монтевидео 57 82 1. Одесса Александрия 58 83 Май 2. Медь в чушках 1.Кора пробковая 2.Свинец в чушках 400 500 1500 1000 1000 800 1:Метизы Июнь 09 34 Одесса 59 84 2.Черноморск 1. Арахис 2. Крахмал 3. Стеарин 1. Рио-деЖанейро 1. Сталь листовая 2. Бумага 3. Медикаменты 2.Ресифе 10 35 1.Ильичевск 60 85 2. Одесса 11 36 1. Южный 61 86 2. Одесса 12 1.Николаев 1. Цемент 2. Шпунт 3. Растит, масло 1. У голь 2. Бумага 3. Ячмень Буэнос-Айрес 1 . Сталь листовая 2. Мебель 3. Подсолнухи 1.Мука 2.Промоборудование Гавана З.Х/б ткани Джакарта 2. Херсон 13 38 63 1. Токио Феодосия 88 7 Январь 08 37 62 87 Продолжение таблицы №1 5 6 700 1. Джут 1.Чай 2. Кожи выделанные 3. Перец черный 1. Ковры 2. Кишмиш 3. Мешковина Коломбо 56 81 4 2. Иокогама 1. Спички 2.Штрипсы З.Хим.удобрения 1.Сода каустическая 2. Мука 3. Ляпис 1. Пропсы 2. Метизы 3. Бумага 1 .Прокат черных металлов 2. Пшеница З.Ендсы 1. Бумага 2. Целлюлоза З.Дилсы 46 400 800 300 1200 1800 800 1800 400 3000 1200 1000 2000 800 300 2000 1000 1200 2.Х/б ткани 1 . Промоборудование Август 2. Рельсы ж. -д. 1 .Лес крепежный 2. Метизы 1. Шпунт 800 100 1000 2000 Май Декабрь 2. Радиоаппаратура 1. Чугун 1000 2000 100 400 600 300 1500 1500 600 1200 1300 1200 Август 2. Ткани льняные 1.Мука Апрель 2. Чугун в чушках 1 2 14 39 3 1. Одесса 4 1. Мешковина 2.Перец черный 3. Каучук 2. Херсон 1.Чай 2. Корица 3. Бумага Коломбо 64 89 15 40 Сурабая 65 90 16 41 Сингапур 66 91 17 42 67 92 18 43 68 93 19 44 69 Карачи 1. Одесса 1. Измаил 1 . Каучук 2. Мешковина 3. Арахис 2. Мариуполь 1.Кора пробкового дерева 2. Корица 3.Джут 1. Одесса 1. Одежда 2. Метизы 3. Фрукты консер. 2.Черноморск 1. Олово не в деле 2. Орех мускатный 3.Батенсы 1. Одесса 1. Масличные семена 2. Хлопок 3. Драги 2. Южный 1.Кожи выделанные 2. Ковры 3.Х/б ткани 1.Эл.кабель 2. С.-х. Удобрения Рангун 3. Посуда 2. Феодосия 1 . Калькутта Б. -Днестровский 2. Мадрас 94 20 1. Измаил 45 70 95 Сурабая 21 46 71 1. Нагасаки 96 2. Иокогама 2. Херсон Измаил 1. Цемент 2.Х/6 ткани 3.Ж.-д. бандажи 1. Мешковина 2.Джут 3. Шпунт 1. Обувь 2. Шеллак 3. Блюмсы 1. Каучук 2.Кофе 3. У го ль 1. Копра 2. Олово в деле 3. Слябы 1. Трубы 2. Одежда 3. Прокат черных металлов 1 . Радиоаппаратура 2 . 3. Метизы 47 Продолжение таблицы № 1 5 6 7 1200 1. Маслины 1000 1000 Август 800 2.Цветные 200 металлы 600 4000 600 1000 1. Олово в чушках 2. Шелковая ткань Июль 1500 100 800 600 2000 500 1000 500 600 600 1. Обувь 2. Каучук Декабрь 1. Керамические изделия 2000 600 Январь 2.Джут 1000 500 1500 1000 1200 500 500 400 2000 1000 2000 4000 500 300 2000 3000 500 2000 1000 800 2000 1200 400 1000 300 1000 1000 1.Ж.-Д. оборудования Июнь 2. Ж. -д. рельсы 1.Кожи выделанные Август 2. Медь в чушках 1 .Паркет Май 2. Мешковина 1. Галантерея Февраль 2.Ж./Д. рельсы 1 2 22 47 3 1. Хельсинки Рени 72 97 2. Турку 23 1. Хельсинки 48 73 98 2. Турку 24 49 Херсон 74 99 4 1. Касторовое масло 2. Хлопок 3. Арахис 1. Табак 2. Канифоль 3.Конд. изделия 1. Целлюлоза 2. Краска Рени 3. Мебель 1. Пропсы 2. Катанка 3. Брезент 1. Амстердам 1. Аммиачная селитра 2. Консервы 3. Автодетали 2. Антверпен 1. Консервы мясные 2.Мебель 3.Зап. части Тип судна Последняя цифра шифра 0 «Ленинский Комсомол» 1 «Славянск» 2 «Коммунист» 3 «Славянск» 4 «Муром» 5 «Полтава» 6 «Лениногорск» 7 «К.Kушнаренко» 8 «С.Боткин» 9 «Пионер» Для судов типа «С.Боткин», «Пионер» принимать обязательные грузы в размере 50% заданного 48 5 800 800 1000 500 600 400 600 1000 2000 400 500 800 3000 4000 2000 1000 1000 600 2000 Продолжение таблицы № 1 6 7 1.Х/6 ткань Август 2. Прокат черных металлов 1. Консервы молочные Май 2. Метизы 1. Консервы рыбные Декабрь 2. Цинковый концентрат СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Белинская Л.Н., Сенько Г.А. «Грузоведение и складское дело на морском транспорте».М.Т.,1991.- 240с. 2. Жуков Е.И.,Письменный М.Н. «Технология морских перевозок»М.Т.,1991.- 334с . 3. Донцов С.В. «Основы теории судна», 2017 г. 4. Каталог морских транспортных судов. 5. Мировые порты под ред. Хард. 6. Общие и специальные правила перевозки грузов (4-М) ммф.М.Т.,1977 – 558с 7. Правила морской перевозки опасных грузов (5-М) (МОПОГ).М.:ЦРИА, 1977-Кн.1 – 572с., кн.2. – 488с.,кн.3.-602с. 8. Справочник морских портов Украины. 9. Таблицы морских расстояний. 10. CODE on Intact Stability for all types of ships – 2008. 49 СОДЕРЖАНИЕ 1. Транспортная характеристика грузов 2. Гидрометеорологическая и навигационная характеристика перехода и портов отправления и назначения 3. Транспортно-эксплуатационные характеристики судна и его грузовых помещений 4. Расчет ходового времени рейса судна 5. Расчет рейсовых запасов 6. Расчет чистой грузоподъемности судна на рейс 7. Расчет количества факультативных грузов на рейс с учетом использования грузовместимости и грузоподъемности судна 8. Распределение весовой нагрузки по грузовым помещениям с учетом сохранения местной и общей прочности корпуса судна 9. Описание правил размещения грузов на судне и мер необходимых в пути следования для сохранной перевозки грузов 11. Распределение отдельных партий грузов по трюмам и твиндекам с учетом их транспортной характеристики 11. Составление чертежа грузового плана 12. Расчет, исправление и проверка дифферента на моменты отхода и прихода 13. Расчет, исправление и проверка поперечной остойчивости на момент отхода и прихода судна с учетом влияния свободной поверхности жидких запасов 14. Использование информации об остойчивости судна для контроля остойчивости 15. Качественные показатели работы судна в рейсе Выводы и предложения Список литературы 50
