Обеспечение безопасной проводки крупнотоннажных судов на участке Самара – Санкт-Петербург

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

В последние годы принципиальным образом изменились масштабы судоходства. Плавание судов на внутренних водных путях происходит в стесненных условиях пути, особенно на участках в естественном состоянии, судоходным каналам. Одним из таких участков является Волго-Балтийский водный путь, который представляет особую сложность для плавания крупнотоннажных судов на участке Самара - Санкт-Петербург.

При плавании по участку резко возрастает нагрузка на вахтенного начальника судна, главной задачей которого является обеспечении безопасности плавания судна. Вахтенный начальник обязан знать безопасные приемы управления судном при различных условиях плавания, его маневренные характеристики.

Выбор темы дипломной работы связан с работой судов типа «Волгонефть» по перевозке нефтепродуктов на линии Самара - Санкт-Петербург. В ней дается анализ гидрометеорологических и путевых условий характерных участков данной линии; обосновываются безопасные методы управления при совершении таких маневров, как отвал или шлюзование; производятся расчеты узлов ветрового дрейфа и углов перекладки рулей, а также расчет безопасности скорости движения судна и допустимого угла дрейфа при шлюзовании в шлюзах Шекснинского гидроузла.

Знание вахтенным начальником судна информации о расчетных величинах управления судном позволит повысить безопасность плавания.

1. УСЛОВИЯ ПЛАВАНИЯ НА УЧАСТКЕ САМАРА - САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

1.1 Общие сведения

Участок водного пути Самара - Санкт-Петербург включает в себя Волго-Балтийский водный путь и р. Волга, р. Шексна. Волго-Балтийский водный путь имени В.И. Ленина в современном виде был принят в эксплуатацию в 1964 г. Он включает в себя участки с различными гидрологическими и путевыми условиями: р. Нева, Ладожское озеро, р. Свирь, Онежское озеро, Шлюзованный канал, Белое озеро, р. Шексна. Все перечисленные участки водного пути, исключая Онежское озеро, относятся к судоходным путям Северо- Западного бассейна. Судоводители, не знающие условий плавания на участке пути, по которому предстоит переход, обязаны осуществлять проводку судов с помощью лоцмана. Участок пути волжского направления относится к каналу имени Москвы и к судоходным путям Волжского бассейна. Он включает в себя следующие гидроузлы:

1. Рыбинский,

2. Горьковский,

3. Чебоксарский,

4. Куйбышевский.

На отдельных участках данного пути должны соблюдаться установленные ограничения режима движения судов и составов согласно местным Правилам плавания. Имеются участки пути, на которых управление судами и составами должно осуществляться лично капитанами.

1.2 Характерные участки

Участок водного пути Самара - Санкт-Петербург включает в себя районы с различными гидрологическими и путевыми условиями плавания. В качестве примера речного участка рассмотрим участок пути Самара-Тольятти. Он относится к Саратовскому водохранилищу. Для повышения уровня воды на нижней Волге в период половодья, необходимого рыбному хозяйству, Куйбышевское и Волгоградское водохранилища весной осуществляют так называемый рыбный сброс воды. В связи с этим в нижнем бьефе Куйбышевского гидроузла на значительном протяжении наблюдается подъем воды (рис.1). в условиях суточного регулирования стока в нижнем бьефе Куйбышевского гидроузла амплитуда колебаний уровня воды достигает 2 м (рис.2). Однако через 65 км возле г. Самара эта амплитуда уменьшается до 0,5 м. Скорость течения на данном участке зависит от соотношения притока и сброса воды и колеблется от 1 до 5,7 км/ч.

После выхода из шлюзов Куйбышевского гидроузла в нижний бьеф суда следуют подходным каналом и далее по водохранилищу до населенного пункта Зольное с ограниченной скоростью, так как ниже подходного канала вдоль острова Бахаловский тянутся рейды для судов, ожидающих шлюзования, а на приверхе и ухвостье острова к основному ходу примыкают два дополнительных.

От населенного пункта Зольное и до ухвостья острова Серный участок пути особой сложности не представляет, но у населенного пункта Богатырь загружают щебнем суда, а у левой кромки судового хода образован рейд для этой группы судов. Возле Жигулевских ворот слева могут появиться суда, выходящие из устья р. Сок. От ухвостья острова Серный начинается верхняя граница Самарских рейдов и скорость судов должна быть снижена до безопасной. У населенного пункта Студеный Овраг слева могут появиться суда, выходящие из Коптева затона. Ниже затона располагается сложный для судовождения участок - акватория Сапарского порта, при следовании и маневрировании на которой необходимо, кроме требований правил плавания, выполнять и другие, специфичные правила. На акватории порта открыты два дополнительных местных судовых хода. Транзитные суда и составы заходят на р. Самара и выходят с нее только через устьевую часть по основному судовому ходу, что согласовывается с диспетчером порта по радиосвязи.

Большое внимание требуется от судоводителей при движении в районах выхода судов с р. Самара, от РЭБ нефтеналивных судов, у рейдов и особенно в Коровьем яру, вдоль которого расположены причалы, а, напротив, у острова Рождественский оборудован рейд нефтеналивных судов.

1.2.1 Куйбышевское водохранилище

Куйбышевское водохранилище является самым крупным на р. Волга, образовано подпорными сооружениями Куйбышевского гидроузла, построенного в районе г. Тольятти в 1958 г. подпор водохранилища распространяется по р. Волга до Чебоксарского гидроузла и по р. Кама до Нижнекамского гидроузла. Длина водохранилища достигает 490 км, максимальная ширина 30 км и глубина - 39 м.

На протяжении всего водохранилища правый берег высокий, коренной, а левый - низкий, пойменный. Ложе водохранилища образовано песчаными и глинистыми грунтами.

Скорость течения на водохранилище зависит от соотношения объемов притока воды и ее сброса.

На Волжском направлении водохранилища от Чебоксарской ГЭС до г. Казань средняя скорость течения изменяется от 2,6 до 4,6 км/ч, в озерной части водохранилища - от 0,3 до 1,4 км/ч.

На Куйбышевском водохранилище наблюдается неблагоприятный для судоходства волновой режим. Многолетними наблюдениями установлено, что на отдельных участках озерной части водохранилища длительность ветров (в % от продолжительности навигации) следующая:

штиль - 3,4 - 13,3,

скорость ветра 10-15 м/с/ - 3,9 - 9,3,

скорость ветра более 20 м/с/ - 0,1 - 0,3.

Наибольшее волнение на акватории водохранилища наблюдается при ветрах северного и южного направлений.

Куйбышевское водохранилище (по р. Волге) можно условно разделить на три характерные участка. На верхнем участке протяженностью 55 км, начиная от Чебоксарской ГЭС, водохранилище имеет речной характер: ширина русла колеблется от 0,8 до 1,5 км, глубина на оси судового хода от 4,3 до 12 м. Условия плавания близки к речным. Судовой ход пролегает по основному руслу р. Волга. Остальная часть водохранилища по условиям плавания относится к категории озерной.

Судовой ход пролегает по затопленному руслу реки либо над поймой. В этой части водохранилища имеются дополнительные судовые ходы, которые при определенной сработке могут временно закрываться для судоходства. Для пользования дополнительными судовыми ходами судоводитель должен на основании путевой информации и навигационной карты определить фактические глубины.

1.2.2 Ладожское озеро

В период навигации на Ладожском озере наиболее часты ветра северных направлений. В южной части Ладожского озера с мая по июль преобладают северные и западные ветры, повторяемость которых 26 - 28%. В северной части озера с апреля по август чаще наблюдаются северо - восточные ветры. Наиболее благоприятны для судоходства июнь, июль и первая половина августа, когда на озере преобладают ветры со скоростью до 6 м/с. штормовые ветры начинаются с конца августа, повторяемость их в осеннее время года составляется от 2 до 5 дней в месяц.

Наибольшее число дней со штормовым ветром приходится на октябрь, когда продолжительность этих ветров со скоростью 14- 17 м/с, достигает 4 суток. Северные устойчивые штормовые ветры, достигающие скорости 24 м/с, могут развить в южной части Ладожского озера ветровую волну высотой до 6 метров.

Сравнительно часто на Ладожском озере наблюдается зыбь, продолжающаяся иногда несколько суток. При этом высота зыби достигает 1,2 - 1,5 м.

Уровень воды в озере обычно начинает повышаться со второй половины апреля за счет весеннего половодья рек и в июле достигает своего максимума, а затем постепенно поднимается до своего минимума в декабре. Средняя высота подъема уровня 0,5 - 0,7 м, а в многоводные годы около 1 м.

Сгонно- нагонные колебания уровня, вызываемые продолжительными ветрами наиболее значительны осенью и достигают 0,3 -0,4 м. кроме сгонно - нагонных явлений колебания уровня на Ладожском озере наблюдаются внезапные сеймевые колебания, достигающие у берегов 0,3 м.

В Ладожском озере действуют поверхностные течения, которые в значительной степени подвержены влиянию ветров. Течения имеют замкнутую циркуляцию, направленную против часовой стрелки, наибольшая скорость течения 0,3 - 0,5 узлов отмечается у восточного и западного берегов озера, на остальной акватории озера скорость течения не превышает 0,1 - 0,2 узла.

С навигации 1989 г. с целью повышения безопасности плавания на участках внутренних водных путей с кардинальной системой навигационного оборудования (к которым относится Ладожское озеро) введена в действие система разделения движения судов. Порядок движения и маневрирования судами при этой системе определены дополнениями к Правилам плавания по внутренним водным путям РСФСР. При переходе от бухты Петрокрепость до Свирской губы необходимо остерегаться отмелей, расположенных у границ полосы и огражденных вехами. Глубины в границах полосы от 6 до 30 м.

1.2.3 Шлюзы

На всем протяжении пути Самара - Санкт - Петербург необходимо пройти следующие гидроузлы: Куйбышевский, имеющий однокамерный двух ниточный тип шлюзов с промежуточным бьефом; Чебоксарский - однокамерный, двух ниточный; Горьковский - однокамерный, двух ниточный с промежуточным бьефом; Рыбинский - однокамерный, двух ниточный; Шекснинский - однокамерный, двух ниточный; Волго - Балтийский канал с шестью однокамерными одно ниточными шлюзами; Верне-Свирский и Нижне-Свирский однокамерные и однониточные.

Шлюза Шекснинского гидроузла относится к сосредоточенной системе питания водой, оси шлюзов не параллельны пересекаются под углом 6 %. Длина шлюза № 7 - 265,6 м, ширина - 17,83 м, глубина на верхнем пороге 4,7 м, на нижнем 3,75 м. Шлюз № 8 - длина 310 м, ширина - 21,5 м, глубина на верхнем пороге 7,8 м, на нижнем 5,5 м.

Информацию о порядке шлюзования в шлюзах № 7 и № 8, режиме движения или отстоя в верхнем бьефе судоводители должны получить заблаговременно, так как рейды ожидания шлюзования оборудованы в открытой части водохранилища на значительном расстоянии от шлюза. Суда входят в верхний подходной канал на шлюзование только с разрешения начальника вахты шлюза. Сложная судоходная обстановка наблюдается при исследовании в нижнем бьефе. Здесь грунт дна реки глина и камень. Участок подвержен суточным и недельным колебаниям уровням воды, в связи, с чем резко отменяются габаритные размеры судового хода, направление и скорость течения. Все это необходимо учитывать при движении по участку, на котором, кроме перечисленного, сосредоточено большое число подводных и надводных переходов. Особую сложность для судоводителей представляют нижний подходной канал, рейды ожидания шлюзования, мостовые переходы у г. Шексна; отстой судов, время которого более чем время трех шлюзований, на рейде нижнего бьефа шлюза № 7 запрещен.

2. КОМПАНОВКА СХЕМЫ МАНЕВРИРОВАНИЯ

2.1 Отвал с учетом течения и ветра в Самаре

При встречно-отвальном, отвальном и попутно-отвальном ветрах, отход от причала трудности обычно не представляет, достаточно отдать все швартовы и судно, под действием ветра начнет отходить от причала. Нужно стремиться к тому, чтобы судно отходило от причала лагом. Движение судна вдоль линии причала устраняют с помощью винтов, а разворот судна - с помощью рулей и подруливающего устройства. После выхода на свободную акваторию судно ложиться на нужный курс.

Наибольшую сложность представляет маневр отвала при сильном навальном и попутно-навальном ветрах и течении. При сильных ветрах данных направлений отклонить носовую часть судна от причала значительно труднее, чем при встречно-навальном ветре. Это объясняется тем, что угол, составляемый направлением ветра с ДП судна (при навальном ветре - 90 ?, а при попутно-навальном - более 90?), уменьшается, когда нос судна отходит от причала, а момент от сил давления ветра на надводную поверхность судна возрастает, так как увеличивается проекция площади парусности на плоскость, перпендикулярную направлению ветра. Ветровой момент будет увеличиваться до тех пор, пока угол между ДП судна и направлением ветра не окажется меньше 45 -50?. Развернуть судно строго оказывается весьма затруднительно, а порой и невозможно из-за опасений повредить винты и руль, нанести повреждения причалу и т.д. Поэтому отход судна от причала приходится производить под значительным углом к ветру.

Отвал судна бывает особенно трудным при сильном попутно-навальном ветре. В этом случае целесообразно применить следующий способ. Из приложения 1 (рис.3) с помощью стрежневого винта, работающего на задний ход, судно смещают вдоль причала в положении 2, так, чтобы примерно 1/5 длины его выступало за причал. В этот момент в сторону от причала включают носовое подруливающее устройство, рули перекладывают на тот же борт, а ближний к причалу винт включают на работу на полный передний ход. Рулевая система Р_у, упор подруливающего устройства Р_н и винты, работающие на передний и задний ход, а так же боковая составляющая R_ву сил действия ветра на надводную поверхность создают момент, поворачивающий судно относительно точки А и вызывающий поворот судна «на ветер» из положения 2 в положение 3. в такой позиции ДП судна, если позволяет акватория за его кормой, должна составлять с линии причала угол 45 - 50?. Как только это будет достигнуто, останавливают, а затем включают на полный передний ход стержневого винта для того, чтобы судно быстро набрало скорость. Одновременно для уменьшения давления кормы на причал, рули перекладывают на некоторый угол в его сторону. В результате, судно, увеличивая скорость переднего хода, будет слегка скользить привальным брусом по борту причала или проходить в непосредственной близости от него.

Убедившись в том, что давление кормы судна на причал незначительно рули ставят в положение «прямо». Как только ахтерштевень судна минует кормовую часть причала, рули перекладывают на стержневой борт, и судно, разворачиваясь «на ветер», уходит от причала.

Если выполнение такого маневра оказывается невозможным (ввиду малых размеров причала по сравнению с судном, слабой его учалки, недостаточной глубиной под кормой причала и т.д.), то отвал судна производят с помощью якоря, отданного еще при подходе к причалу, или с помощью рейдового буксира.

2.2 Влияние волнения на движения судна по водохранилищам и озерам

Основными факторами, усложняющими проводку судов по озерам и водохранилищам, являются ветер и волнения. Волнение вызывает качку, рыскание, изменение скорости движения, удары волн в корпус судна. В зависимости от направления движения судна относительно направлений бега волн оно может подвергаться бортовой, продольной или смешанной качке.

Качка приобретает наиболее неблагоприятный, а иногда и опасный характер в условиях резонанса, когда период собственных колебаний судна равен кажущемуся периоду волн. Кажущийся период волны зависит от курсового угла, определяющего направление хода судна относительно направления бега волн. С изменением этого угла он изменяется и становится по своей величине или ближе или дальше от периодов собственных колебаний при бортовой или продольной качке, ближе или дальше от условий резонанса: размахи судна при качке будут больше или меньше. При больших амплитудах качки судно идет неблагоприятным курсом относительно волны, при малых - благоприятным.

Судоводитель при плавании на волнении в озерах и водохранилищах должен выбирать такой курс, чтобы избежать неблагоприятного влияния качки на судно.

Условия плавания судна на волнение не всегда позволяют выбрать благоприятный курс по отношению к направлению распространения волн, судно может испытывать значительную качку в течении продолжительного времени и экипаж судна должен заблаговременно подготовиться к ней.

Получив штормовое предупреждение, судоводитель должен дать распоряжение о задраивании иллюминаторов по всему корпусу судна, о закреплении шлюпок по - походному, закрепить якоря на все имеющиеся стопора.

Должна быть закреплена вся мебель, убран кухонный инвентарь, на камбузных плитах устанавливаются штормовые ограждения. Палубный груз тщательно закрепляют. Должна быть предусмотрена возможность подмены некоторых членов команды, подверженных морской болезни, во время штормовой погоды.

При движении судна на волнении на его корпус в горизонтальной плоскости действуют силы и моменты, вызывающие рыскание судна. Для того, чтобы удержать судно на заданном курсе, приходится перекладывать орган управления значительно чаще, чем при движении по спокойной воде. Рыскание судна приводит к ухудшению управляемости на заданном курсе. Особую опасность представляет попутная или близкая к ней волна, скорость которой примерно равна скорости хода судна. В этом случае, чтобы избежать значительного рыскания судна, нужно изменить скорость хода.

При движении судна на волнении его скорость уменьшается. Это объясняется следующими ударами волн о корпус судна, волновым рысканием судна и изменением условий работы двигателей, палением КПД гребных винтов, вследствие частичного их оголения или увеличения отрицательного влияния свободной поверхности воды при прохождении над винтом подошвы волны. Относительное падение скорости на волнении возрастает с увеличением скорости хода судна и размеров ветрового волнения.

Удары волн о корпус судна не только снижают скорость движения, но и представляют большую опасность для прочности корпуса судна и в первую очередь его обшивки. Особенно сильно это отражается на порожнем судне. Особую опасность для него представляет встречная волна, так как поднявшаяся на волне пустая носовая часть при опускании с большой силой ударяет днищем о воду. Чтобы уменьшить силу ударов волн о корпус судна, нужно изменить скорость хода судна и его курс по отношению к волне.

2.3 Шлюзование в шлюзах Шекснинского гидроузла

При подходе к шлюзу из верхнего бьефа необходимо поставить судно в положение, удобное для ввода его в шлюз, швартовки у одной из стенок и последующего подъема (опускания). В связи с тем, что размеры шлюза по длине ограничены, ввод судна в камеру должен производится на малой скорости. Для достижения любой малой скорости и улучшения управляемости судна используют режим работы гребных винтов враздай.

При отсутствии ветра ввод судна в шлюз целесообразно производить вдоль причальной стенки. В этом случае один гребной винт со стороны причальной стенки должен работать на передний ход, другой - на задний, а рули должны быть переложены на небольшой угол в сторону причальной стенки. При этом носовая часть судна движется в непосредственной близости от причальной стенки, а корма несколько отходит от нее. В таком положении судно и вводят в камеру шлюза. По мере приближения судна к месту швартовки скорость постепенно уменьшают, а угол перекладки рулей постепенно увеличивают. При навальном ветре необходимо избежать удара судна о причальную стенку. Для этого при попутно-навальном ветре судно подводят к стенке носом так, чтобы его ДП совпадала с направлением ветра, а затем в непосредственной близости от причальной стенки разворачивают его вдоль стенки и вводят в камеру шлюза.

При встречно-навальном ветре судно подводят к причальной стенке шлюза кормой, развернутым носом на ветер.

При отвальном ветре наибольшую трудность представляет движение судна вдоль причальной стенки. Для избежания аварийной ситуации необходимо увеличить скорость движения судна, выбрать правильный режим работы гребных винтов. Если ветер сильный, то судоводителю не удается двигаться вдоль стенки. В этих случаях, после получения разрешения на заход в шлюз, судоводитель подводит судно к камере шлюза под углом к стенке с раскаткой кормы (рис.4), затем выравнивает его вдоль стенки и постепенно вводит в камеру шлюза. При управлении судном в камере шлюза нужно иметь в виду, что в ней направление ветра у поверхности воды будет противоположным тому, которое имеется над шлюзом.

В камере шлюза судно должно быть надежно ошвартовано за два плавучих рыма, чтобы корма или нос не отклонились от стенки.

Во время подъема или опускания судов, ошвартованных у стенки шлюза, на них действуют гидродинамические силы, обусловленные поступлением в камеру шлюза значительных масс воды или вытеканием их из нее, что приводит к возникновению больших усилий в швартованных канатах, а иногда и к их обрыву в начальный период наполнения камеры. Для избежания обрыва швартовых необходимо внимательно наблюдать за процессом наполнения (опорожнения) камеры и включить в работу гребные винты в режиме враздрай.

3. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ МАНЕВРИРОВАНИЯ

3.1 Расчет скорости опасного ветра при привале

Характеристика судна:

Тип судна - танкер, пр. № 550А предназначенный для перевозки нефтепродуктов.

Класс российского Речного Регистра и район плавания - «М», плавание допускается при волнении до 5 баллов с ограничением по высоте волны до 2,5 м и при удалении от мест убежищ до 50 миль.

Размеры судна габаритные:

длина, L - 132,6 м,

ширина, B - 16,9 м,

высота, H - 16,7 м,

высота надводного борта, h - 1,98 м,

осадка в полном грузу, Т_гр - 3,52 м,

осадка порожнем, Т_п - 1,82 м,

скорость при полной осадке, км/ч - 20,

установленная грузоподъемность, т - 4900,

грузоподъемность на 1 см осадки, т - 19.

Коэффициенты полноты:

Ватерлинии, б - 0,902,

Мидель-шлангоута, в - 0,998,

Водоизмещения, у - 0,845.

Главные двигатели:

марка- 8NVD48AU,

номинальная мощность, кВт - 735,

количество - 2,

частота вращения, мин ?№ - 375.

Движители:

тип - гребной винт,

количество - 2,

диаметр, м - 1,55,

число лопастей - 4,

дисковое отношение - 0,72,

шаг винта средний, м - 1,47,

ширина лопасти, мм - 616.

Рулевое устройство:

рули - подвесные, балансированные, пустотелые, обтекаемые, количество - 2.

Предельную скорость ветра, при которой возможен безопасный привал судна к причалу определим по формуле:

, м/с; (1)

где Р_у - упор движительно - рулевого комплекса;

М_дв - момент движителей, работающих с упором в различных направлениях;

S_n - площадь проекции подводной поверхности судна на ДП, мІ (в данном случае = 800 мІ);

L - длина судна, м;

св - плотность воздуха, кг / мі;

qu - угол истинного ветра, %%;

qu/2р - отстояние геометрического центра парусности от ЦМ судна, м ( - 3,2);

М_дв =(Р_шв+Р_зх) d /2 , кНм; (2)

где Р_шв - тяга винта при работе на швартовых переднего хода, кН;

Р_зх - тяга винта при работе на задний ход, кН;

d - расстояние между гребными валами, м.

Р_шв = (9,74 ^. К_р ^. N_р) / (n0 ^. К_р ^. D_в), кН; (3)

где К_м, К_р - коэффициенты соответственного упора и момента винта при работе на швартовых, зависящие от отношения H1/Dв = 0,948;

N_р - мощность, подводимая к гребному винту, кВт;

n0 - число оборотов двигателя, об/мин.;

D_в - диаметр гребного винта, м.

С графика пособия [2] снимаем значения:

К_р = 0,42, К_м = 0,045

Р_зх = 0,75

Р_шв = 0,75 ^. 115 = 86 кН (4)

М_дв = (115 + 86) 8,6/2 = 865 кНм.

(5)

;

3.2 Расчет углов ветрового дрейфа и углов перекладки рулей

Для определения угла ветрового дрейфа может быть использована формула пособия [2]:

, рад; (6)

где; (7)

; (8)

; (9)

- коэффициент аэродинамической силы; (10)

qw - угол кажущегося ветра, %;

W - скорость кажущегося ветра, м/с;

С - плотность воды, г/м і;

С₂₁, С₂₃, С₃₁ - коэффициенты гидродинамических характеристик;

V_в - скорость движения судна;

С₂₁ = 3,14 (T/L); (11)

где Т - осадка судна, м;

; (12)

где В - ширина судна, м;

; (13)

где д_к - коэффициенты полноты диаметрального батокса, расположенного в корму (в данном случае 0,9).

В нашем случае получаем:

.

Вычисляем коэффициент А и Б:

S0 = уg ^. L T - площадь смоченной поверхности судна, мІ; (14)

где уg - коэффициент диаметрального батокса;

?к= ?к /L; (15)

где ?к - отстояние руля до ЦТ судна, м;

?к = 62,3/132,6 = 0,47;

S0 = 0,92 ^. 132,6 ^. 2,3 = 281 мІ.

Далее, сосчитав С_ув и ?в по приведенным выше формулам, рассчитываем бв и сводим результаты расчета в таблицу 1.

;

По данным таблицы 1 построим график зависимости бв = F(qw) при фиксированных значениях W. По графику определяем опасное направление ветра, оно соответствует максимальному значению бв, в данном случае qwє? = 70?.

Таблица 1 Угол ветрового дрейфа

Угол кажущегося дрейфа, %%	Режим движения	Скорость движения, м/с	Скорость кажущегося ветра, м/с
			5	10	15	20
30	Полный ход	5,6	0,6	2,5	5,0	8,0
60			1,03	3,5	6,8	10,7
90			0,92	3,3	6,5	10,0
120			0,6	2,2	4,6	7,4
150			0,2	1,03	2,2	3,9

Теперь для qwє? рассчитываем угол ветрового дрейфа при трех режимах движения, результаты расчета сводим в таблицу 2.

Таблица 2. Угол ветрового дрейфа для опасного направления ветра при трех режимах движения

Направление ветра, %%	Режим движения	Скорость движения м/с	Скорость кажущегося ветра, м/с
			5	10	15	20
70	Малый	2,8	3,5	10,0	17,4	25,8
	Средний	4,2	1,7	5,6	10,3	15,5
	Полный	5,6	1,0	3,6	6,9	10,8

По данным таблицы 2 строим зависимость бв = F(qw) при qwє? = 70? при трех режимах движения. Полученные зависимости могут быть использованы при оценке возможности прохождения судном прямолинейных участков ограниченной ширины.

Потребный угол перекладки органа управления для поддержания прямолинейного движения судна, можно определить по выражениям:

; (16)

где В и С для судов с рулями равно:

; (17)

; (18)

где К_р и ru - определяются по методике, изложенной в [2]:

К_р= К_р/S_о ; (19)

где К_р= М_р ^. Sр ^. Ч_u^{2 .} Z_р ; (20)

S_р= УS_р/Z_р , (21)

S_р = 10,7/2 = 5,35;

УS_р= 0,35 ^. L ^. T, (22)

УS_р = 0,35 ^. 132,6 ^. 2,3 = 10,7;

hр= 1,3 ^. D_в , (23)

hр = 1,3 ^. 1,55 = 2 м;

?_р= S_р/hр, (24)

?_р = 5,35/2 = 2,7 м ;

л₀=hр/?_р , (25)

л₀= 2/2,7 = 0,7 м;

; (26)

; (27)

где S₁= ?_р ^. D_в = 2,7 ^. 1,55= 4,2 мІ ; (28)

; (29)

где V = L ^. B ^. T ^. у , (30)

V = 0,845 ^. 132,6 ^. 16,9 ^. 2,3 = 4355,3 мі;

;

Р_в = Р_о/0,8, (31)

Р_в = 129/0,8 = 161,3;

; (32)

где U_р1 = U_о (1- ш); (33)

U_р1= 5,6 (1 - 0,3) = 3,92 м/с;

F_р =р ^. D_в²/4; (34)

F_р = 3,14 ^. 1,55І /4 = 1,9 м;

ур = 161,3 / ( Ѕ ^. 3,92І ^. 1,9) = 11;

;

К_р = 1,7 ^. 5,35 ^. 1,3І ^. 2 = 30,7;

К_р = 30,7/281 = 0,11;

Исходя из выше представленных расчетов определяем:

В = (0,00122 ^. 800)/(0,11 ^. 0,47 ^. 1 ^. 281) = 0,07;

С = 1/1,3 - 0,06/(0,11 ^. 0,47) = -0,4;

Сводим расчеты угла перекладки рулевого органа в таблице 3.

Таблица 3 Угол перекладки рулевого органа

Угол кажущегося дрейфа, %%	Режим движения	Скорость движения, м/с	Скорость кажущегося ветра, м/с
			5	10	15	20
30	Полный ход	5,6	0,04	0,2	0,8	2,2
60			-0,19	-0,5	-0,6	-1,3
90			-0,4	-1,6	-3,4	-5,4
120			-0,5	-2,1	-4,8	-8,7
150			-0,4	-1,8	-4,1	-7,6

По данным таблицы 3 построим график зависимости бв = F(qwW/ Uв) и определяем опасное направление ветра по углу перекладки. Из графика рис.7 видно, что qwє? = 120?. Для этого опасного направления рассчитываем потребный угол перекладки при трех режимах движения для заданных значений скорости ветра. Результаты расчета сводим в таблицу 4.

Таблица 4 Угол перекладки рулевого органа для опасного направления ветра

Направление ветра, %%	Режим движения	Скорость движения м/с	Скорость кажущегося ветра, м/с
			5	10	15	20
120	Малый	2,8	-2,6	-9,7	-21,9	-41,9
	Средний	4,2	-1,2	-4,6	-9,7	-17,2
	Полный	5,6	-0,7	-2,7	-5,7	-10,1

По данным таблицы 4 строим график зависимости бв = F(W ) при qwє? = 120? при трех режимах движения. На графике рис.8 наносим значение допустимого угла перекладки и определяем зону потери управляемости.

3.3 Расчет безопасной скорости и допустимого угла дрейфа при шлюзовании в шлюзах Шекснинского гидроузла

Определим допустимый угол дрейфа при шлюзовании в шлюзе № 7 Шекснинского гидроузла, используя формулу:

бв ^gon = arcsin (В_сх - В)/L?; (35)

где В_сх - ширина судового хода (в данном случае ширина шлюза, равная 17,8 м), м.

бв ^gon = arcsin (17,8 - 16,9)/132,6 = 0,5?;

Используя формулу:

;

выразим из нее значение скорости хода судна V_в и получим:

; м/с (36)

Далее рассчитаем значения скорости хода судна U_в и сведем результаты расчетов в таблицу 5.

Таблица 5 Скорость судна при заходе в камеру шлюза № 7

Угол кажущегося ветра	Угол допустимого дрейфа,?	Скорость кажущегося ветра, м/с
		5	10	15	20
30	0,5	0,44	0,88	1,3	1,76
60		0,54	1,09	1,64	2,18
90		0,55	1,1	1,65	2,2
120		0,49	0,98	1,47	1,96
150		0,37	0,74	1,1	1,48

Проводим аналогичные расчеты значений скорости судна необходимой при заходе в камеру шлюза № 8 Шекснинского гидроузла, для чего определим допустимый угол ветрового дрейфа:

бв ^gon = arcsin (21,5 - 16,9)/132,6 = 2,2?;

Результаты расчета сводим в таблицу 6.

Таблица 6 Скорость судна при заходе в камеру шлюза 8

Угол кажущегося ветра	Угол допустимого дрейфа,?	Скорость кажущегося ветра, м/с
		5	10	15	20
30	2,2	0,1	0,23	0,3	0,45
60		0,13	0,28	0,42	0,56
90		0,14	0,28	0,43	0,57
120		0,13	0,25	0,38	0,5
150		0,09	0,19	0,28	0,38

Значение результатов данных расчетов помогут судоводителю объективно оценить сложившуюся ситуацию и принять верное решение.

4. РАСЧЕТ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ И ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

В этом разделе рассчитываются эксплуатационные и экономические показатели работы танкеров пр.550 на линии Самара - Санкт-Петербург.

Линия Самара - Санкт-Петербург специализируется на перевозке нефтепродуктов как для нужд г. Санкт-Петербурга и Ленинградской области, так и для экспорта.

4.1 Расчет планово - эксплуатационных показателей

Расстояние от начального пункта отправления г. Самара (нефтеналивной рейд) до пункта прибытия в г. Санкт-Петербург рейд Невский лесопарк составляет 2182 км.

Определяем размер судопотока:

M = G /Q_э ,отпр; (37)

где G - объем перевозок груза в прямом отправлении, т;

В данном случае G = 250000 т;

Q_э - загрузка судна, т;

Q_э = 4600 т;

М = 250000 / 4600 = 53 отпр.

Определяем частоту отправления:

Ч=M/t_оm , ед/сут; (38)

где t_оm - период отправления, сут.

В данном случае t_оm = 170 сут.

Ч = 53/170 = 0,31 ед./сут.

Определяем интервал отправлений:

t_и = t_оm / m ; (39)

t_и = 170/53 = 3,2 сут.

Рассчитываем продолжительность кругового рейса. Продолжительность грузовых операций определяется по выражению:

t_n(в) = Q_э/_Бп(в), ч ; (40)

где Б_{п (в)} - судо-часовая норма погрузки или выгрузки, т/ч.

В данном случае норма погрузки в г.Самара составляет 650 т/ч; норма выгрузки в г.Санкт-Петербург составляет 600 т/ч.

t_{n (об)} = 4600/650 + 6 = 13 ч

t_{выгр(об)} = 4600/600 + 4 = 11,7 ч.

t_кр = t_n+ t_х.гр + t_выгр + t_х.прг + t_пути, сут (41)

В данных расчетах используется нормативное время следования и нормативное время шлюзования , равное:

Таблица 7 Нормы времени шлюзования

Вверх	Вниз
Куйбышевский tшл 2 ч	Куйбышевский tшл 2 ч
Чебоксарский tшл 1 ч	Чебоксарский tшл 1 ч
Городецкий tшл 4 ч	Городецкий tшл 3 ч
Рыбинский tшл 1 ч	Рыбинский tшл 1 ч
ВБК tшл 14 ч	ВБК tшл 14 ч
В.Свирского tшл 2 ч	В.Свирского tшл 2 ч
Н.Свирского tшл 2 ч tход.гр 191 ч	Н.Свирского tшл 2 ч tход.гр 189 ч

t_к.р. = 455,7 ч = 19 сут.

Рассчитываем потребность во флоте:

Ф = ч t_к.р.(1+К_доп.), ед; (42)

где К_доп., - коэффициент, учитывающий дополнительные затраты времени, которые не учитываются в составе кругового рейса. В данном случае К_доп.= 0,05.

Ф = 0,31 ^. 19 _. (1 + 0,05) = 6,18 ед.

Производим расчет плановых эксплутационных показателей работы флота.

Тоннаже-сутки в эксплуатации:

УQtэ = Фqрtэ, т.тнж - сут; (43)

где t_э - период эксплуатации, сут. В данном случае t_э = 181 сут.;

Q_р - регистровая грузоподъемность, т.

УQtэ = 6,18 ^. 5000 ^. 181 = 5592,9 т.тнж - сут.

Грузооборот А_r = G₁, млн.ткм; (44)

где G - расстояние от г. Самара до г. Санкт-Петербург, км.

А_r = 250000 ^. 2182 = 545,5 млн.ткм

Нагрузка по берегу:

Рм_пр = А_r/УQ?_т, т/т.т-жа; (45)

Рм_пр = 545,5/53 ^. 5000 ^. 2182 = 0,94 т/т.т-жа

Техническая скорость хода с грузом:

Uм_r = УQ?_r/УQt_х.гр, км/сут; (46)

Uм_r = 578230000/53 ^. 5000 ^. 191/24=274,2 км/сут.

Рассчитываем коэффициент использования времени на ход с грузом:

ф_х.гр.= УQt_х.гр/Уt_э ; (47)

ф_х.гр. = (53 ^. 5000 ^. 191/24)/(6,18 ^. 5000 ^. 181) = 0,38.

Рассчитываем продолжительность среднего оборота:

tм_об = УQt_э/Q_г, сут ; (48)

где Q_г - тоннаже-рейсы с грузом, т т.т-жа.

Q_г = mгрQр , (49)

Q_г = 53 ^. 5000 = 265 т т.т-жа ;

tм_об = 6,18 ^. 5000 ^. 181/265 = 21,1 сут.

Рассчитываем средний пробег с грузом за оборот:

?м2 = (mгр ^. Qр ^. ?гр)/mгр ^. Qр , км ; (50)

?м2 = (53 ^. 5000 ^. 2182)/(53 ^. 5000) = 2182 км.

Валовая производительность:

Р_мв = А_r/УQt_э , т км / т. сут ; (51)

Рм_в = (250000 ^. 2182)/6,18 ^. 5000 ^. 181 = 97,5 т км/т. сут.

Результаты расчетов приведены в таблице 8.

Таблица 8 Плановые эксплуатационные показатели

Наименование показателей	Размерность	Значение
Количество перевозимых грузов	Тыс.т.	250
Грузооборот	Млн.ткм	545,5
Размер груженного судопотока	Ед.	53
Продолжительность кругового рейса	Сут.	19
Среднесуточная потребность во флоте	Ед.	6,18
Продолжительность эксплуатационного периода	Сут.	181
Тоннаже-сутки всего в эксплуатации	Т.тнж-сут.	5592,9
Нагрузка по берегу	т/т.т-жа	0,94
Техническая скорость движения с грузом	Км/сут	274,2
Коэффициент использования времени на ход с грузом		0,38
Продолжительность среднего оборота	Сут.	21,1
Средний пробег с грузом за борт	Км	2182
Валовая производительность	Ткм/т-сут.	97,5

4.2 Расчет расходов на содержание судна

Расходы на заработную плату:

Э_зп = К_р [М (Т_э/30,5) (1+К_д) + М (Т_вр / 30,5)] , руб.; (52)

где К_д - коэффициент учитывающий доплаты к сумме должностных окладов,

К_д = 0,5;

К_р - районный коэффициент, в данном случае он равен 1;

М - месячный фонд заработной платы экипажа по должностным окладам, руб. В данном случае М = 37520 руб.;

Т_э - период эксплуатации;

Т_в.р. - период ввода и вывода судна из эксплуатации, сут.

Т_в.р. = 11 сут.

Э_зп = 37520 (180/30,5)(1 + 0,5) + 37520 (11/30,5) = 338711,2 руб.

Расходы на социальное страхование:

Э_соц = 0,38 ^. Э_зп , (53)

Э_соц = 0,38 ^. 338711,2 = 128710,2 руб.

Расходы на бесплатное питание:

Э_б.п. = А_нП (Т_э + Т_вр), руб.; (54)

Где А_н - норма расходов на бесплатное питание, руб. в данном случае А_н = 85 руб;

Н - количество членов экипажа, чел.; н-13 чел.;

Э_б.п. = 85 ^. 13(170 + 11) = 200005 руб.

Расходы на зимний отстой:

Время зимнего отстоя:

Т_з.о. = 365 - (Т_э+ Т_вр), сут.; (55)

Т_з.о. = 365 - (170 + 11) = 184 сут.

Месячный фонд заработной платы по зимнему отстою:

М_зо = (0,8 ^. n_зо)/n , руб.; (56)

где n_зо - штатный измеритель по зимнему отстою, равный 2,4.

М_зо = (0,8 ^. 37520 ^. 2,4)/13 = 5541,4 руб.

Фонд зимнего отстоя определяется по формуле:

Э_зо = (1,45 ^. 1,46 ^. Т_зо ^. М_зо)/30,5, руб. ; (57)

где 1,45 - коэффициент, учитывающий доплаты к заработной плате:

1,46 - коэффициент, учитывающий расходы на социальное страхование и прочие расходы по зимнему отстою.

Э_зо = (1,45 ^. 1,46 ^. 184 ^. 5541,4)/30,5 = 70771,5 руб.

Амортизационные отчисления по судну на полное восстановление:

Э_а = А_н ^. 10?І К, руб.; , (58)

где А_н - норма амортизационных отчислений, в данном случае 4,2 %;

К - балансовая стоимость судна, руб., в данном случае К = 8956000 руб.

Э_а = 4,2 ^. 10?І ^. 8956000 = 376152 руб.

Рассчитываем расходы на зимний ремонт из расчета 1% от балансовой стоимости судна:

Э_з.р. = 0,01 К, руб.; (59)

Э_з.р. = 0,01 ^. 8956000 = 89560 руб.

Расходы на навигационный ремонт принимаются из расчета 15% от зимнего ремонта:

Э_н.р. = 0,15 ^. Э_з.р. ; (60)

Э_н.р = 0,15 ^. 89560 = 13434 руб.

Рассчитываем расходы на топливо:

Э_т = 0,024N ^. Ц_т(), руб; (61)

Где 0,024 - переводной коэффициент;

N - мощность энергетической установки судна;

Ц_т - цена топлива; Ц_т = 14000 руб./т,

- нормы расхода топлива, кг/л.с.^. час;

- время хода, маневров и стоянок за навигацию, сут.

В данном случае = 0,2 кг/л.с. ^. час; = 0,1 кг/л.с. ^. час;

= 0,012 кг/л.с.^.час; = 0,75Т_э = 127,5 сут.; = 0,05Т_э = 8,5 сут.; = 34 сут.

Э_т = 0,024 ^. 2000 ^. 14000 (0,2 ^. 127,5 + 0,1 ^. 8,5 + 0,012 ^. 34) = 17981376,0 руб.

Расходы на смазочные материалы:

Э_см = 0,024NЦ_см(), руб.; (62)

Где Ц_см - цена масла, руб., равная 28000 руб./т

Э_см = 0,054 ^. 2000 ^. 28000 ^. (0,02 ^. 175,5 + 0,024 ^. 8,5 + 0,02 ^. 34) = 13287456,0 руб.

Расходы на материалы и износ малоценного и быстроизнашивающегося инвентаря принимаются в размере 0,2 % от балансовой стоимости судна:

Э_м = 0,002 ^. К, руб. ; (63)

Э_м = 0,002 ^. 8956000 = 17912 руб.

Прочие расходы по судну включают расходы по осмотру и регистрации его Регистром, расходы на приобретение книг, карт, бланков судовой отчетности, канцелярские, почтово-телеграфные, на охрану труда принимаются в размере 1,5% от суммы всех предыдущих прямых расходов.

Э_г = 0,015 ^. УЭ_i , руб.; (64)

Э_г = 0,015 ^. (338711,2 + 128710,2 + 200005,0 + 70711,5 + 376152,0 + 89560,0 + 13434,0 + 17981376,0 + 13287456,0 + 17912,0) = 487560,5 руб.

Общие расходы по судну равны:

УЭ = УЭ₁ + Э_п, руб.; (65)

УЭ = 12196514,0 + 487560,5 = 12684074,5 руб.

4.3 Расчет экономических показателей

судно скорость дрейф манёвр

Себестоимость содержания судна в валовые сутки:

S_с = УЭ/т_э, руб/сут ; (66)

S_с = 12196514,0/181 = 67384,1 руб./сут .

В час:

S_н-час = УЭ/24Т_э , руб/н.час; (67)

S_н-час = 12196514,0/(24 ^. 181) = 2807,7 руб/н.час.

Себестоимость перевозок грузов по прямым расходам по флоту:

S_п = 100УЭ/А, коп/ткм ; (68)

где А - грузооборот судна за эксплуатационный период, ткм

А = Р_в ^. Q_э ^. Т_э, т.км ; (69)

А = 97,5 ^. 4600 ^. 181 = 81178500 т.км

S_п = (100 ^. 12196514,0)/81178500 = 15,4 коп / ткм.

Затраты на рубль доходов:

З = УЭ/Д, руб / руб; (70)

где Д - доходы от перевозок грузов, руб.

Д = d ^. А, руб.; (71)

Где d - тарифный доход, равный 17,7 долларов за тонну, курс доллара принимается равным 30,0 руб.

Объем перевозок на одно судно:

250000/6,18 = 40453 т.

Д = 40453 ^. 177 ^. 30 = 22159300,0

З = 12379461,0 / 22159300,0 = 0,56 руб./руб.

Определяем производительность труда:

Р_т.р. = Д/n, руб. / чел.; (72)

Р = 22159300,0/13 = 1704565 руб. / чел.

Определяем уровень рентабельности текущих затрат:

Б = П/УЭ ^. 100 % ; (73)

А = 9779800/12379461 ^. 100% = 79 %.

Полученные результаты сведем в таблицу 9.

Таблица 9 Экономические показатели работы танкеров пр.550 за навигацию

Наименование показателей	Размерность	Значение
Себестоимость содержания судна в валовые сутки	Руб./сут.	67384,1
Себестоимость перевозок по прямым расходам по флоту	Коп/т.км.	15,04
Доходы	Т.руб.	22159,3
Затраты на рубль доходов	Руб./руб.	0,56
Производительность труда	Руб./чел.	1704565
Уровень рентабельности текущих затрат	%	79

Из приведенных расчетов можно сделать вывод, что работа судна на линии Самара - Санкт-Петербург по перевозке нефтепродуктов рентабельна несмотря на то, что судно с грузом идет только в одном направлении.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе рассмотрены вопросы, связанные с обеспечением безопасности плавания судна проекта 550 на линии Самара - Санкт - Петербург.

Даны гидрометеорологические и путевые характеристики характерных участков плавания. Рассмотрены приемы безопасного выполнения таких маневров, как отвал судна от причала и заход в камеру шлюза при неблагоприятном ветровом режиме.

Для безопасности плавания в условиях узкости канала при наличии ветра решающее значение имеет знание углов ветрового дрейфа судна при конкретных условиях и угла перекладки рулевого органа. Опасное направление кажущегося ветра является 70 ? , опасное направление кажущегося ветра по углу перекладки рулевого органа 120 ?. В работе приведены расчеты допустимого угла дрейфа при заходе в камеру шлюза Шекснинского гидроузла и определены безопасные скорости движения судна при различных направлениях и скоростях кажущегося ветра.

В результате экономических расчетов анализируется работа судна по перевозке нефтепродуктов на линии Самара - Санкт - Петербург. Несмотря на то, что судно перевозит груз только в одном направлении уровень рентабельности высок, что говорит в пользу дальнейшей разработки данной линии.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Фролов Р.Д., Шмелев Г.М. Лоция единой глубоководной системы. - М: Транспорт. 1991 - 269 с.

2. Соларев Н.Ф., Тронин В.А. и др. Управление судами и составами. - М: Транспорт. 1983 - 296 с.

3. Сандаков Ю.А., Тронин В.А. Управление судами, методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Судовождение на ВВП» - Горький. 1986 -22 с.

4. Соларев Н.Ф. Безопасность маневрирования речных судов и составов. - М: Транспорт. 1980 - 230 с.

5. Васильев А.В., Белоглазов В.И. Управляемость винтового судна. - М: Транспорт. 1996 - 196 с.

6. Методические указания к выполнению лабораторных работ. - Горький ГИИВТ. 1986 - 24 с.

7. Тронин В.А. Управление судном - Н.Новгород.ГИИВТ.1990 - 30 с.

8. Жуков Е.И. и др. Управление судном и его техническая эксплуатация. - М: Транспорт. 1983 - 253 с.

9. Трифонов В.И. управление судами и правила плавания по внутренним водным путям РФ. - Н.Новгород. ВГАВТ.1995 - 67 с.

10. Атлас ЕГС европейской части РСФСР. Том 3. Минречфлот РСФСР - М. 1982.

11. Атлас ЕГС европейской части РСФСР. Том 6. Минречфлот РСФСР - М. 1991.

12. Малышкин А.Г. Организация и планирование работы речного флота. - М: Транспорт. 1985 - 215 с.

13. Правили плавания на ВСП РСФСР. - М: Транспорт. 1985 -80 с.

14. Рекомендации по маневрированию судов при шлюзовании.-М: Транспорт. 1977 - 56 с.

15. Методические указания по выполнению и защите дипломных работ - 1985 - 21 с.

Размещено на Allbest.ru

...