Расчет усилий, необходимых для снятия судна с мели.

Приведенные в разделе «Эмпирические формулы для расчета курсовой работы» математические выражения могут быть использованы для определения силы реакции грунта на корпус судна, севшего на мель, количества груза для снятия или перемещения с целью изменения посадки судна и дадут достаточную точность в пределах небольших изменений осадки судна.

После посадки судна на мель определяется осадка судна носом и кормой (d_Н1, d_К1). По формулам (2.2.5: 2.2.6: 2.2.7: 2.2.4: 2.2.9) определяются изменения посадки судна, в результате посадки на мель.

Рассчитывается сила реакции грунта на корпус судна в зависимости из анализа посадки судна на мель (с затоплением отсеков либо нет, на отдельную банку либо всем корпусом).

Изменение силы реакции грунта при изменении нагрузки судна, стоящего на мели определяется по формуле (2.2.10)

Для изменения силы реакции грунта на величину δR_Г(кН) при приеме либо снятии груза определяется по формуле (2.2.11), при перемещении груза из точки с абсциссой (X₀) в точку с абсциссой (X_I), по формуле (2.2.12)

Определяется усилие, которое необходимо создать для стягивания судна с мели. Усилие, которое может обеспечить главный двигатель при работе на задний ход, определяется по паспортным диаграммам тяги и мощности силовой установки судна. Кроме того, это усилие можно определить по приближенной формуле:

                P_зх ≈ 0.102*К_η*N_e

где P_зх  -упор движителя на полный задний ход, Кн; К_η – коэффициент, учитывающий падение упора движителя на максимальной мощности ГД и его конструкции ( для ВФШ К_η =0.83, для ВРШ К_η =0.75; N_e – эффективная мощность двигателя, кВт.

Тяговая нагрузка, необходимая для снятия судна со скалы или камней при вхождении отдельных камней во вмятины и пробоины:

                ;

где Z_K – высота вошедших в корпус камней, м; α_К – угол наклона камней с той стороны, по которой будет подниматься судно при движении, град.

Если дачей заднего хода сняться с мели невозможно, необходимо произвести расчеты по перемещению или снятия груза.

Известно, что в процессе манипуляций, связанных с перемещением, выгрузкой или погрузкой грузов с целью снятия судна с мели, изменяется остойчивость судна и не всегда в нужную сторону, поэтому необходим контроль положения метацентров по соответствующим поправкам.

Величину новой поперечной метацентрической высоты (после посадки и появления силы реакции грунта) можно определить по формуле ( 2.2.16 ).

Поправка поперечной метацентрической высоты при перемещении груза на судне определяется по формуле (2.2.17).

Поправка поперечной метацентрической высоты при приеме или снятии малого груза определяется по формулу (2.2.18).

Расчет посадки судна при приеме или снятии груза можно рассчитать используя выражения (2.2.20).(2.2.21). (2.2.22), (2.2.23).

Для контроля начальной остойчивости при приеме или снятии большого груза необходимо использовать кривые элементов теоретического чертежа и диаграммы осадок судна.

2.3 Задание и методика расчетов по снятию судна с мели.

Во второй части курсовой работы требуется определить количество груза, которое необходимо либо переместить из заданной точки судна с абсциссой X ₀ в точку с абсциссой X_I . либо снять из заданной точки судна с абсциссой X _{0 ,} чтобы судно могло сняться с мели самостоятельно при работе своей машины на задний ход. При этом для всех вариантов задано, что посадка судна произошла носовой частью на отдельную банку малых размеров, без затопления отсеков, сила присоса грунта и гидрометеоусловия при этом не учитываются. Все данные для расчетов помещены в таблице №2 и берутся по судну-буксировщику.

    Расчеты следует производить по следующей схеме:

· Определить абсциссу точки приложения силы реакции грунта X_R ;

· Определить силу реакции грунта R _Г и усилие, необходимое для стягивания судна с мели F _М;

· Определить усилие, необходимое для судна с мели с учетом работы главного двигателя на полный задний ход: F ₁ = F_M – P _ЗХ;

· По усилию F ₁ рассчитать количество груза P_I , которое необходимо либо перегрузить, либо выгрузить из заданной точки на судне с абсциссой X ₀ для снятия его с мели;

· Произвести расчет поперечной метацентрической высоты h_R после посадки на мель и поправку δ h после перемещения или снятия груза.

В случае уменьшения поперечной метацентрической высоты до величины <0.5 в результате перемещения груза, то необходимо рассчитать вариант снятия груза.

В конце второй части курсовой работы должны быть приведены краткие выводы по произведенным расчетам.

 

ЧАСТЬ 3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЯКОРНОЙ СТОЯНКИ.

  3.1 Условия безопасной якорной стоянки.

    В этой части курсовой работы рассматриваются вопросы обеспечения безопасной якорной стоянки судна. Выбор места постановки на якорь обуславливается гидрометеорологическими, физико-географическими условиями местности и навигационным обеспечением района.

Судно, стоящее на якоре, подвержено воздействию внешних факторов, таких, как ветер, течение, поэтому оно может перемещаться по окружности, описанной вокруг места выкладки якоря радиусом:

                     R _Я = X + a + L где

R _Я  - радиус якорной стоянки (м);

 X – горизонтальное расстояние от точки начала подъёма якорной цепи от грунта до якорного клюза.( м) ;

a – длина якорной цепи лежащей на грунте ( м);

 L – наибольшая длина судна ( м).

Площадь круга, описанного радиусом R _Я, называется местом якорной стоянки, с целью обеспечения безопасности судна на случай ухудшения погоды в радиус якорной стоянки следует включать запас акватории δ R _Я необходимый для обеспечения маневрирования. Кроме этого необходимо помнить , что глубина моря в месте якорной стоянки должна быть не меньше:

           H _М ≥ 1.2 d_MAX +0.7 h _В

h _В – максимальная высота волны, наблюдаемая в данном районе в данном сезоне.

Надежность стоянки на якоре может быть обеспечена в том случае, если держащая сила якорного устройства F _Я будет больше или равна сумме внешних сил ∑F_I . действующих на судно, стоящее на якоре, т.е.

                     F _Я ≥ ∑F_I

 

     3.2 Обоснование обеспечения надежности якорной стоянки.

Комплекс сил, действующих на судно, стоящее на якоре, приведен на рисунке 2

 

-

 

Рисунок 2. Расположение сил, действующих на судно, стоящее на якоре.

 

Держащая сила якорного устройства F _Я представляет собой сумму держащей силы якоря и держащей силы участка цепи «а», лежащей на грунте и рассчитывается по формуле (3.2.1). где F _Я – держащая сила якорного устройства, Н; k – коэффициент держащей силы якоря, зависящий от конструкции и массы якоря и от характера грунта, задаётся в таблице 2; а – длина участка якорной цепи лежащей на грунте, м; q _Ц = 0.018d²_Ц – линейная плотность якорной цепи в воде, кг/м; d _Ц – калибр якорной цепи, мм; G – масса якоря, кг; ζ₁ – коэффициент трения покоя якорной цепи для различных грунтов, задается в таблице 2

Длина якорной цепи, провисающей над грунтом, в зависимости от возвышения якорного клюза над грунтом Н_К, определяется по формуле (3.2.2). где - длина якорной цепи, провисающей над грунтом, м; Н_К – возвышение якорного клюза над грунтом, м.

Влияние внешних условий определяется суммой внешних сил ∑F_I,н.

           ∑F_I = F _В + F _Т + F _ИН + F _ВОЛН, где

F _В – сила воздействия ветра, Н;

 F _Т – сила воздействия течения, Н;

 F _ИН – сила инерции судна при рыскании, Н;

F _ВОЛН – сила воздействия волнения, Н.

Сила воздействия ветра F _В (Н) на надводную часть корпуса судна зависит от скорости ветра и площади обдуваемой поверхности и с достаточной, для практических расчетов, точностью может быть рассчитана по формуле (1.3.5). Исходные данные для расчетов выбираются из таблицы 2. для буксируемого судна.

При расчете F _волн необходимо использовать формулу (1.3.6) умножив значение на коэффициент динамичности К_Д = 1.4

3.3 Задание и методика расчетов якорной стоянки судна:

Расчеты рекомендуется производить в следующем порядке:

1. Рассчитать сумму внешних сил действующих на судно, стоящее на якоре.

2. Определить держащую силу якорного устройства из расчета того, что длина участка цепи, лежащего на грунте, равна 25 метрам.

3. Рассчитать длину якорной цепи, провисающей над грунтом, по формулам (3.2.2) и (3.2.4) и принять для расчета длину обеспечивающею безопасную стоянку судна.

4. Рассчитать горизонтальную составляющую длины якорной цепи провисающей над грунтом.

5. Рассчитать радиус якорной стоянки.

Расчеты должны быть завершены краткими выводами и рекомендациями по обеспечению надежной якорной стоянки.

 

Эмпирические формулы для расчета курсовой работы:

 

R₁=R_f+R_ос+R_возд+R_в - сопротивление буксирующего судна  (1.3.1)

R₂=R_f+R_ос+R_возд+R_в+R_з.в+R_т –сопротивление буксируемого судна (1.3.2)

R_f=ζ_ТР*ρ* S * V _б ^1.83*10^-5 (кН) Сопротивление трения             (1.3.3)

R_ОС=0.09* - (кН) Сопротивление остаточное         (1.3.4)

для транспортных судов и плавбаз

для промысловых судов и буксиров

R_возд=ζ_ВОЗД.* *А_Н*(W_В+V_б)²*10^-3 (кН)  воздушное сопротивление (1.3.5)

R_В=ζ_В*ρ* *10^-3   (кН) волновое сопротивление            (1.3.6)

R_З.В=0.25*D_В²*V_Б²*10^-3 (кН) сопротивление застопоренного винта (1.3.7)

 (Н) сопротивление погруженной в воду

части буксирного троса        (1.3.8)

(м) рабочая длина троса                        (1.3.9)

(м) стрелка провиса буксирного тро (1.3.10)

 Сила реакции грунта при посадке судна на мель без затопления отсеков  (2.2.1)

+∑P_I Сила реакции грунта при посадке судна на мель с затоплением отсеков      (2.2.2)

Площадь действующей ватерлинии до посадки на мель (2.2.3)

δd= Изменение средней осадки после посадки на мель (2.2.4)

δd_Н=d_Н1-d_Н Изменение осадки носом после посадки на мель (2.2.5)

δd_К=d_К1-d_К  Изменение осадки кормой после посадки на мель (2.2.6)

Изменение угла дифферента судна        (2.2.7)

Сила реакции грунта при посадке судна на отдельную банку малых размеров (2.2.8)

Абсцисса точки приложения силы реакции грунта (отстояние центра касания днищем грунта от миделя)                     (2.2.9)

Изменение силы реакции грунта при изменении нагрузки судна                  (2.2.10)

где: - суммарная масса принятых грузов. - суммарная масса снятых грузов.  - суммарное изменение угла дифферента от приема ( ), снятия ( ), перемещения грузов ( ), изменения уровня воды ( )

масса груза, которую необходимо принять либо снять, чтобы изменить силу реакции грунта на величину δRг                                                                    (2.2.11)

≥1 условия уменьшения давления судна на грунт

или

-масса груза, необходимую при перемещении из точки с абсциссой X₀ в точку с абсциссой X_i (2.2.12)

Усилие, которое необходимо создать для стягивания судна с мели.                      (2.2.13)

Упор движителя на полный задний ход. (2.2.14)

) Тягловое усилие, необходимое для снятия судна со скалы или с камней       (2.2.15)

поперечная метацентрическая высота после посадки судна на мель    (2.2.16)

  поправка метацентрической высоты при

 перемещении груза     (2.2.17)

поправка метацентрической высоты при

приеме или снятии малого груза (10-15%Δ) (2.2.18)

аппликата центра тяжести принятого или снятого груза   (2.2.19)

 осадка судна носом после приема или снятии груза (2.2.20)

осадка судна кормой после приема или снятии груза (2.2.21)

изменение осадки носом при снятии груза   (2.2.22)

изменение осадки кормой при снятии груза   (2.2.23)

изменение осадки носом при перемещении груза (2.2.24)

изменение осадки кормой при перемещении груза (2.2.25)

  усилие необходимое для снятия судна с мели с учетом работы главного двигателя на полный задний ход(2.2.26)

        условие надежной якорной стоянки                     (3.1.1)

держащая сила якорного устройства (3.2.1)

длина якорной цепи провисающей над грунтом в зависимости от возвышения якорного клюза от грунта                                             (3.2.2)

(Н) сумма внешних сил действующих на судно стоящее на якоре                             (3.2.3)

длина якорной цепи провисающей над грунтом в зависимости от возвышения якорного клюза от грунта и воздействия внешних сил.                                  (3.2.4)

горизонтальная составляющая якорной цепи провисающей над грунтом     (3.2.5)

 

 

              Условные обозначения, применяемые в курсовой работе.

L (м) длина судна

В (м) ширина судна

d(м) средняя осадка судна

∆(т) водоизмещение судна

δ коэффициент общей полноты

α коэффициент полноты ватерлинии

L _В (м) длина действующей ватерлинии

Ne (кВт) эффективная мощность двигателя

А_Н (м²) проекция надводной поверхности судна на плоскость мидель-шпангоута

V _ППХ (узл) скорость полного переднего хода

V _б (узл скорость буксировки

D (м) диаметр винта

W _в (м/с) скорость относительного ветра

H _в   (баллы) высота волны

ζ _ТР коэффициент трения

Н _(1,2) (м) высота крепления троса на буксирующем и буксируемом судах

d _Н (м) осадка носом до посадки судна на мель

d _Н1 (м) осадка носом после посадки судна на мель

d _К (м) осадка кормой до посадки судна на мель

d _К1 (м) осадка носом после посадки судна на мель

δ d _Н (м) изменение осадки носом

δ d _К (м) изменение осадки кормой

ζ₁    коэффициент трения покоя для различных грунтов

X_f (м) абсцисса центра тяжести площади действующей ватерлинии

Н (м) продольная метацентрическая высота

h (м) поперечная метацентрическая высота

h_R (м) поперечная метацентрическая высота после посадки на мель

δ h (м) изменение поперечной метацентрической высоты

Z (м) аппликата центра тяжести снятого или перемещенного груза

X ₀ (м) абсцисса точки из которой либо снимается, либо перемещается груз

Xi (м) абсцисса точки в которую перемещается груз

G (кг) масса якоря

К      коэффициент держащей силы якоря

d _Ц (мм) калибр якорной цепи

Н_КЛ (м) возвышение якорного клюза над грунтом

V_T (м/с) скорость течения

Р_Ш (кН) максимальный упор винта буксировщика

R ₀ (кН) суммарное сопротивление судов

R ₁ (кН) сопротивление буксирующего судна

R ₂ (кН) сопротивление буксируемого судна

Т_Г (кН) тяга на гаке

R _Т ( R _Т ^/) (кН) сопротивление трения судов

R _ОС ( R _ОС ^/) (кН) остаточное сопротивление буксирующего (буксируемого) судов

R _ВОЗД  (R ^/ _ВОЗД) (кН) сопротивление воздуха буксирующего (буксируемого) судов.

R_B ( R_B ^/) (кН) волновое сопротивление буксирующего (буксируемого) судов.

R _З.В. (кН) сопротивление застопоренного винта

R _ТР    (Н) сопротивление буксируемого троса

ρ (кг/м³; т/м³ ) плотность воды

ρ_ВОЗД. (кг/м³) плотность воздуха

S  (м²) площадь смоченной поверхности судна

ζ_ВОЗД. коэффициент воздушного сопротивления

ζ_В коэффициент волнового сопротивления

d _Т   (м) диаметр буксирного троса

h_T    (м) средняя высота закрепления троса над уровнем моря

q (кг/м) линейная плотность буксирного троса

f      (м) стрелка провиса буксирного троса

R _Г (кН) сила реакции грунта

S_B (м²) площадь действующей ватерлинии до посадки судна на мель

Ψ (рад) угол дифферента судна

δψ  (рад) изменение угла дифферента судна

X_R (м) абсцисса точки приложения силы реакции грунта

P_i (т) масса либо снятого, либо перемещенного груза

F _М (кН) усилие для стягивания судна с мели

Р_З.Х (кН) упор движителя на полный задний ход

К_η   Коэффициент, учитывающий падение силы упора движителя на максимальной мощности ГД и его конструкцию

R _Я (м) радиус якорной стоянки

а (м) длина якорной цепи, лежащей на грунте

X   (м) горизонтальное расстояние от точки подъема якорной цепи от грунта до якорного клюза

F _Я (Н) держащая сила якорного устройства

∑ F_i (Н) сумма внешних сил, действующих на судно

q _Ц   (кг/м) линейная плотность якорной цепи в воде

F_B (Н) сила воздействия ветра

F_T  (Н) сила воздействия течения

F _ИН  (Н) сила инерции судна при рыскании

F _ВОЛН (Н) сила воздействия волнения.

 

ПЕРЕЧЕНЬ РЕКОМЕНДОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

 

1. Войтунский Я.И. Сопротивление воды движению судов./ Я.И. Войтунский . -Л. Судостроение. 1964. -412с.

2. Дунаевский С.И. Снятие судов с мели./ С.И. Дунаевский.- М. Транспорт 1971.- 135с

3. Кулагин В.Д.. Практические расчеты остойчивости, непотопляемости и ходкости судов. / В.Д. Кулагин и др.- Л. Судостроение, 1982. 197с.

4. Кулагин В.Д. Теория и устройство морских промысловых судов. / В.Д. Кулагин.- Л. Судостроение 1974.-440с.

5. Карпов А.Б. Расчеты сопротивления воды движению судов. / А.Б. Карпов -Горький 1971. (ГПИ им. Жданова).- 68с.

6. Снопков В.И. Управление судном./ В.И. Снопков  и др.- М. Транспорт, 1991,-359 с.

7. Щетинина А.И.  Управление судном и его техническая эксплуатация. / А.И Щетинина. и др.-М. Транспорт. 1988 . 655с.

 

 

Кузьмин Владимир Дмитриевич

 

Методические указания по выполнению курсовой работы для курсантов  специальности 26.05.05 «Судовождение» очной  и заочной форм обучения

 

 

Тираж ______ экз. Подписано к печати _________________

Заказ № _______ Объем 0,94  п.л.

Изд-во ФГБОУ ВО «Керченский Государственный Морской Технологический Университет»

298309 г.Керчь, ул.Орджоникидзе, 82

 

 

---

Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 393; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!