Управление судном

«Управление судном»

Выполнил:

слушатель группы: ЗСВ(П)-1

Руководитель: Ст.пр. Кузьмин В. Д.

Содержание

Введение

1. Расчет скорости буксировки и определение элементов днородной буксирной линии

2. Расчет по снятию судна с мели

3. Расчет безопасной якорной стоянки

Список использованной литературы

Введение

Целью данной работы является выработка навыков производства расчетов, связанных с выполнением морских буксировок, снятия судов с мели и обеспечением безопасной якорной стоянки, по формулам, применяемым в морской практике в судовых условиях.

Буксировка

Буксировка -- транспортировка самоходным судном на буксирном тросе несамоходных плавучих средств. Буксирующие и буксируемые суда образуют караван. Несамоходную часть каравана называют буксирным составом.

Морская буксировка может быть транспортной, специальной, вспомогательной и аварийной.

Транспортная буксировка -- перевозка грузов на несамоходных судах или леса в плотах.

Специальная буксировка -- транспортировка на дальние расстояния несамоходных плавучих сооружений, которые не приспособлены для морских переходов. К ним относят перегоны плавучих доков, кранов, различных земснарядов, речных судов.

Вспомогательная буксировка -- различные работы буксирных судов в портах.

Аварийная буксировка -- транспортировка аварийного судна, неспособного самостоятельно передвигаться.

По району и условиям плавания буксировки делят на морские, рейдовые и портовые, буксировки на устьевых участках рек и в каналах.

По составу каравана их делят на простые, когда самоходное судно буксирует несамоходное, и сложные, когда судно ведет несколько судов или несколько судов буксируют крупное плавучее сооружение.

Морские буксировки выполняют тремя способами:

в кильватер;

борт о борт -- лагом;

толканием.

Буксировку в кильватер применяют при морских переходах, лагом при портовых операциях, а толканием -- на устьевых участках рек и в озерах.

Буксировки выполняют как специальные суда, так и обычные транспортные.

Для организации и проведения морской буксировки необходимо иметь специальное снаряжение: буксирный трос, буксирную брагу, свистовы, различные стропы и такелажное снабжение.

Суда смешанного плавания снабжены буксирным тросом диаметром 41--43 мм, который обычно находится ,на полубаке. Крепление его на буксируемом судне всегда затруднено выбором деталей или конструкций, за которые можно было бы крепить буксирный трос. Это касается всех транспортных судов, на которых отсутствует буксирная лебедка.

Необходимость разнести нагрузку буксирного троса на несколько точек корпуса вызывает большой расход троса и укорачивает его длину за бортом. Кроме того, закрепленный на кнехтах или битенгах трос в результате напряжений обтягивается и деформируется, что снижает его прочность и сокращает срок службы. Эти неудобства устраняет несложное устройство, называемое брагой.

Брага--это надставка из стального троса, постоянно закрепленная на корме буксировщика или носу буксируемого судна и имеющая огон для соединения с буксирным тросом. Стальные буксирные тросы с огонами (в них желательно иметь коуш) соединяют с брагой скобой. Рекомендуется заранее заготовить соединительные скобы с крепежом.

Свистовы-- концы стального троса диаметром 20--22 мм с цепными или пеньковыми стопорами на конце, заводятся за буксирную скобу или огон буксирного троса, служат для облегчения работы по креплению или отдаче буксира от браги.

Стропы из мягких стальных тросов различных длин и сечений используют при работе с буксиром и брагой. К такелажному снабжению относят разнообразные скобы для соединения браги и свистовов с буксирным тросом, коуши, тросовые зажимы, талрепы, канифас-блоки, цепные и тросовые стопоры, различные такелажные инструменты.

Возле браги или буксирного троса необходимо иметь на случай аварийной отдачи буксира два острых топора. На судне должны быть линеметательные средства, остропленные бочки, тросы: растительный окружностью 60--75 мм я стальной диаметром 19-- 21 мм для проводников при подаче буксирного троса в море. Место крепления браги или буксирного троса должно быть хорошо освещено в темное время суток.

В процессе подготовки транспортного судна к буксировке нужно выполнить необходимые работы для обеспечения безопасного перехода судов в морских условиях. Подготовка сводится к следующим мероприятиям.

Производят полный расчет буксировки для выбора длины и толщины троса и разрабатывают надежное крепление его на буксирующем и буксируемом объектах. Нужно провести навигационный анализ по этапам перехода с учетом штормовой погоды и заходов в предполагаемые порты-убежища. Проверяют и отрабатывают средства связи и сигнализации, судовые устройства и системы, оформляют и получают необходимое материально-техническое снабжение, продовольствие, воду, топливо исходя из возможной продолжительности рейса плюс 20% штормового запаса.

Судоводители буксирующего и буксируемого судов должны совместно осмотреть и проверить готовность их к выходу в море, проверить составленную схему подачи и крепления буксирного троса и соответствующий инвентарь.

Снятие судов с мели

Посадка судна на мель обычно происходит из-за ошибок или небрежности судоводителей (ошибки в счислении пути судна, незнание условий плавания, неграмотное использование технических средств судовождения и т. д.), действия на судно непреодолимой силы (шторм ураганной силы, подвижка льда, сильное течение и т. д.), а также несоответствия данных карты действительному положению, в особенности навигационной обстановке.

При наличии непосредственной угрозы посадки судна на грунт в большинстве случаев необходимо поставить руль в положение прямо и дать судну полный или самый полный ход назад, так как попытка уклониться от посадки на мель поворотом руля вправо или влево приводит к увеличению размеров аварии. При посадке судна лагом, кроме того, возможно повреждение и затопление нескольких отсеков, а посадка носовой частью сохраняет в целости винто-рулевую группу. На судах смешанного плавания для остановки их можно использовать отдачу кормового якоря. Если судно сядет па мель, то отданный кормовой якорь будет удерживать судно от разворота лагом к берегу.

Меры, которые нужно предпринять экипажу сразу же после посадки судна на мель:

- объявить общесудовой тревогу, подать соответствующие сигналы;

- проверить корпус замером льял, сборных колодцев, осмотром трюмов (по возможности) и других помещений. При получении повреждения или пробоины приступить немедленно к их заделке;

- удерживать судно от разворота лагом к берегу;

- определить точные координаты посадки судна на мель;

- определить положение судна на грунте, количество груза, которое можно удалить для снятия судна с мели, характер грунта вокруг корпуса, замерить углубление штевней, составить план работ по самостоятельному снятию с мели;

-промерить глубины вокруг судна и нанести их на планшет глубин , следить за прогнозом погоды на ближайшие дни;

- все двигатели и механизмы держать в полной готовности; сообщить о посадке на мель судовладельцу.

В зависимости от обстоятельств порядок действий может изменяться, но большинство указанных мероприятий выполняют по возможности одновременно.

Для снятия судна с мели можно:

заделать повреждения и откачать воду из поврежденных отсеков, а затем отгрузить часть груза; использовать подъемные понтоны и плашкоуты; размыть грунт струей воды от гребных винтов судов-спасателей или гидравлическими стволами с помощью водолазов; применить буксировку подошедшими судами, а в ряде случаев подводные взрывы. Чтобы правильно выбрать способ снятия судна с мели, делают несложные расчеты.

Прежде чем сниматься с мели, надо убедиться, что корпус судна не имеет серьезных повреждений, которые поставили бы судно в опасное положение, когда оно окажется на плаву. Необходимо также убедиться, что при работе винты не повредятся о камни или скалы, находящиеся на пути движения судна. Если после работы двигателей в течение 30--45 мин судно не снялось с мели, то следует попытаться расшевелить его на грунте, изменяя режим работы двигателей, чередуя ходы. Можно давать ход вперед, действуя при этом рулем, и попробовать заставить судно двигаться боком.

Произведя несложные расчеты, судоводители могут судить, сможет ли судно, работая только своими двигателями, самостоятельно сняться с мели. Если R>F, то судно должно сойти с мели. Если значения R и F примерно одинаковы, то судно, вероятнее всего, самостоятельно с мели не сойдет.

Необходимо решать вопрос о снятии с мели с помощью дифферентовки судна, откачки или перекачки балласта. Если и эти меры не помогут, то надо решать вопрос о добавочном тяговом усилии.

Для получения добавочного усилия рекомендуется использовать заведенные в противоположную сторону от места посадки становые якоря с обоих бортов, а также верпы с применением гиней, обтягиваемых судовыми лебедками, шпилем. Заводят и используют для добавочного усилия кормовой якорь.

Если собственными силами и средствами сняться с мели невозможно, то приходится обращаться за помощью к другим судам или специальным судам-спасателям.

Якорная стоянка

Одно из основных требований при выборе якорной стоянки - обеспечение безопасности

судна. Ниже приведены некоторые правила, которым необходимо следовать для обеспечения безопасной якорной стоянки:

1. Нельзя выбирать якорную стоянку в местах интенсивного движения;

2. При проведении грузовых операций во время стоянки на якоре необходимо судно поставить на рейде в таком месте, где оно будет меньше подвергаться воздействию ветра, волнения и в небольшом удалении от берега. Удалять якорную стоянку от берега нужно так, чтобы было достаточно места и времени для маневрирования при съемке с якоря как в обычных условиях, так и при неожиданном изменении гидрометеорологической и навигационной обстановки.

3. Якорная стоянка должна иметь хорошо держащий грунт. Хорошо держат якоря грунты: глина, ил, ил с песком; не надежны - ракушка, мелкий песок, щебень галька и камень.

4. Одним из наиболее важных факторов является и глубина якорной стоянки. Наиболее благоприятной считают якорную стоянку на глубинах 15-30 м с ровным или почти ровным дном.

Стоянка на меньших глубинах опасна тем, что во время зыби судно может ударяться о грунт и повредить днище, движительно-рулевой комплекс.

На больших же глубинах, особенно при усилении ветра со стороны открытого моря, возникает сильное волнение, что вызывает динамические рывки якорной цепи, ведущие к повреждению деталей якорного устройства, выворачивание лап якоря из грунта и дрейф судна.

5. При выборе якорной стоянки необходимо учитывать состояние загрузки судна. Малозагруженные суда обладают повышенной рыскливостью на якоре, которая вызывает опасные нагрузки в якорном устройстве, и вероятность дрейфа увеличивается. В таких случаях судоводители должны выбрать ее в наиболее защищенных местах.

6. При выборе якорной стоянки следует учитывать исправность главных двигателей и техническое состояние якорного устройства.

7. Надежным местом якорной стоянки с точки зрения гидрометеорологических условий считают рейды, имеющие естественные или искусственные укрытия (защиту) от воздействий ветров почти всех направлений, волнения, зыби и течений. Однако многие рейды имеют защиту только с одной стороны. Например на рейде в пункте Б (рис 1) при ветре с запада волнение будет значительно слабее, чем в пункте А. т. к. выступающий мыс препятствует разгону ветровой волны, при восточном ветре - наоборот.

8. В связи с тем, что при изменении направления ветра (волны) судну (стоящему под погрузкой-выгузкой) приходится менять якорную стоянку, рекомендуется заранее намечать на рейде несколько мест с учетом возможности продолжать грузовые операции на каждом из них при определенных условиях.

9. Необходимо также наметить заранее и место отстоя на якоре на случай, если гидрометеологические условия не позволят производить загрузку или разгрузку судна или стоять вблизи берега.

10. Необходимо также рассчитать требуемую длину якорной цепи и радиус циркуляции судна на якоре. При благоприятных условиях (ветер не более 5 баллов, слабое течение, отсутствие волнения, хороший грунт) на малых глубинах (до 20 м ) якорную цепь травят на длину, равную четырем глубинам в месте якорной стоянки, на средних ( 21-50 м) - трем и на больших (более 50 м.) - две с половиной глубины места стоянки. При усилении ветра, волнения и течения длину вытравляемой якорной цепи соответственно увеличивают, например, при усилении ветра до 7 баллов на глубинах 21-50 м. - в два раза, а на глубинах 51-60 м - в полтора раза.

Длина вытравленной якорной цепи должна быть такой, чтобы провис ее был достаточен для амортизации возникающих рывков, и часть ее должна лежать на грунте, обеспечивая горизонтальное положение якоря.

11. Важнейшим условием обеспечения безопасной стоянки судна на якоре является выбор свободной акватории.

Стоя на якоре, судно при изменении направления ветра или влияния течения, действующих на него, будет перемещаться относительно якоря по дуге окружности, радиус которой

где - длина горизонтальной проекции вытравленной якорной цепи, м;

- длина судна, м.

C усилением ветра судно может начать дрейф до принятия мер по его предотвращению. Поэтому, чтобы избежать посадки на мель или навал на другие суда, стоящие вблизи на якоре, величину радиуса циркуляции необходимо рассчитывать с некоторым запасом .

Для определения радиуса циркуляции судна на якоре используют формулу

где - длина горизонтальной проекции цепи, которую нужно дополнительно потравить при усилении ветра или волнения (рис. 12).

Рассчитывая радиус циркуляции судна на якоре на открытых рейдах, длину вытравленной якорной цепи нужно принимать равной полной длине ее, так как при внезапном шторме травят якорную цепь до жвака-галса.

1. Расчет буксировки и определение элементов однородной буксирной линии

Морская буксировка может быть запланированной и вынужденной.

Все расчеты, связанные с запланированной буксировкой, выполняются заблаговременно с учетом особенностей предстоящей операции.

При вынужденной буксировке капитан буксировщика обязан выполнить расчеты скорости буксировки, а также элементов буксирной линии. Задача может свестись к выбору скорости буксировки, при которой прочность имеющегося буксирного троса была бы достаточной. При вынужденной буксировке капитан не всегда имеет точные данные о буксируемом объекте, поэтому расчеты проводятся по простейшим эмпирическим формулам.

Максимальной скоростью при буксировке будет та, при которой сопротивления буксирующего и буксируемого судов в сумме составляют силу, равную упору винта буксировщика:

Рш = R0 = R1 + R2 (1.1)

При этом скорость буксировщика будет определяться тягой на гаке буксировщика:

Тг = Pш - R1v (1.2)

Порядок проведения расчета буксировки:

- 1. Определяется максимальный упор винта буксировщика или сопротивление воды движению буксирующего судна при максимальной скорости, которое равно упору винта при швартовом режиме.

- 2. Определяется сопротивление буксирующего и буксируемого судов (сопротивление буксирного троса прибавляется к сопротивлению буксируемого судна) на различных скоростях буксировщика.

- 3. Составляется таблица, и чертятся графики R1(Vб), R2(Vб), R0(Vб) зависимости сопротивлений от скорости буксировки, по которым определяется максимальная скорость буксировки и тяги на гаке.

- 4. Значение силы тяги на гаке Тг позволяет определить, каковы должны быть толщина буксирного троса и длина рабочей части буксирной линии.

Эмпирические формулы для расчетов:

1. Сопротивление буксирующего судна:

(1.3)

где - сопротивление трения (кН)

- остаточное сопротивление (кН)

- сопротивление воздуха (кН)

- сопротивление волнения (кН)

2. Сопротивление буксируемого судна:

(1.4)

где - сопротивление застопоренного винта (кН)

- сопротивление буксирного троса (кН)

3. Сопротивление трения:

(1.5)

где - коэффициент трения

=1025 (кг/м3) - плотность соленой воды

S - площадь смоченной поверхности судна (м2)

- скорость буксировки (узл)

4. Остаточное сопротивление:

(1.6)

где д -коэффициент общей полноты

? - водоизмещение судна (т)

L - длина судна (м)

5. Площадь смоченной поверхности судна:

- для транспортных судов и плавбаз

(1.7)

- для промысловых судов и буксиров

(1.8)

где - длина действующей ватерлинии (м)

d - средняя осадка судна (м)

B - ширина судна (м)

6. Воздушное сопротивление:

 (1.9)

где - коэффициент воздушного сопротивления

=1.25 (кг/м3) - плотность воздуха

- проекция надводной поверхности судна

на плоскость мидель-шпангоута (м2)

Wв - скорость относительного ветра (м/с)

7. Волновое сопротивление:

(1.10)

где - коэффициент волнового сопротивления

=1025 (кг/м3) - плотность морской воды

8. Сопротивление застопоренного винта:

(1.11)

где - диаметр винта (м)

9. Сопротивление погруженной в воду части буксирного троса:

(1.12)

где - диаметр буксирного троса (м)

l - полная длина буксирного троса (м)

R2 - сопротивление буксируемого судна (м)

hт - средняя высота закрепления троса

над уровнем моря (м)

q - линейная плотность буксирного троса (кг/м)

Расчет упора винта буксировщика

Для приближенной оценки упора винта буксировщика может быть использована формула регистра Украины, расчета упора винта на швартовых:

(1.3)

(кН)

где - эффективная мощность двигателя (кВт)

Однако формула (1.3) дает большие погрешности в расчетах по буксировке, поэтому для определения тяги на гаке буксировщика и максимальной скорости буксировки упор винта буксировщика следует принимать равным сопротивлению буксирующего судна на полном переднем ходу.

Расчет сопротивления судов

Расчет сопротивления буксирующего судна

Находим площадь смоченной поверхности буксирующего судна (ТР 1351) из выражения 1.7:

(м2)

Определяем величину сопротивления трения для буксирующего судна из выражения 1.5:

Определяем остаточное сопротивление для буксирующего судна (выражение 1.6):

Сопротивление воздуха определяем из выражения 1.9 (коэффициент обтекания принимаем равным = 0.8):

Волновое сопротивление определяем по формуле 1.10. Значение коэффициента волнового сопротивления Kв выбираем из таблицы 3.

Таблица 1 Определение коэффициента волнового сопротивления

Расчет сопротивления буксируемого судна

Находим площадь смоченной поверхности буксируемого судна (БМРТ Б 26/3) из выражения 1.8:

(м2)

Определяем величину сопротивления трения для буксируемого судна из выражения 1.5:

Определяем остаточное сопротивление для буксируемого судна (выражение 1.6):

Сопротивление воздуха определяем из выражения 1.9 (коэффициент обтекания принимаем равным = 0.8 ):

Волновое сопротивление определяем по формуле 1.10. Значение коэффициента волнового сопротивления Kв выбираем из таблицы 3.

Рассчитываем сопротивление застопоренного винта (формула 1.11):

При расчете сопротивления погруженной в воду части буксирного троса значения l, dт, q можно определить только после предварительного расчета полного сопротивления и определения тяги на гаке. Таблица 2 Таблица сопротивлений

Рис. 1 Графики зависимости сопротивлений буксируемого судна (с учетом сопротивления погруженной части буксирного троса) и общего сопротивления судов от скорости буксировки

Определение максимальной скорости буксировки и силы тяги на гаке

По данным таблицы сопротивлений (таблица 4) строим графики зависимости сопротивлений от скорости буксировки R0(Vб) и R2(Vб), изображенные на рисунке 1.

Затем используем их для определения максимальной скорости буксировки и силы тяги на гаке.

Значение максимальной скорости буксировки определяем, учитывая, что упор винта (соответствующий максимальной скорости буксировки), будет равен упору винта буксирующего судна (без буксируемого) на полном переднем ходу. Последний же равен сопротивлению буксировщика при ППХ.

Из таблицы сопротивлений выбираем максимальное значение сопротивления для буксировщика на скорости 13,5 узлов (при ППХ) R1max = 145.055 кН.

По кривой общего сопротивления Rо(V) находим значение максимальной скорости буксировки, соответствующей упору винта R1max = 145.055 кН - оно равно 10 узлов.

Для определения тяги на гаке, необходимо определить, какое сопротивление при скорости буксировки узл. будет у буксируемого судна. По кривой сопротивлений буксируемого судна R2(V) определяем значение тяги на гаке, которое равно Tг = 70,1 кН. Это и есть усилие, по которому и следует подбирать буксирный трос.

Определение диаметра, длины и провиса стального буксирного троса

Запас прочности буксирной линии должен быть равен 5Tг , если Tг не превышает 100 кН, или 3Тг , если тяга на гаке более 100 кН.

При вынужденной буксировке диаметр буксирного троса dт и линейную плотность q можно определить, пользуясь сертификатом имеющегося на судне троса или таблицами ГОСТа. Для данной работы значение диаметра стального буксирного троса, имеющего определенную разрывную прочность Pp и линейную плотность q приведены в таблице 5.

Рассчитываем значение разрывной прочности:

кН

по которой мы входим в таблицу 5 и выбираем диаметр стального троса dт = 26.0 мм его линейную плотность q = 2.205 кг/м.

Затем рассчитываем длину выбранного стального буксирного троса, при которой обеспечивается весовая и упругая игра, для гашения динамических нагрузок от волнения, рыскания и резкого изменения взаимного положения судов.

Рассчитываем стрелку провиса буксирного троса, учитывая, что для расчетов высоту волны hв следует перевести из баллов в м (3 балла = 0.6м):

(м)

А также рабочую длину троса:

(м)

Если на судне имеется один штатный буксирный трос, то по сертификату определяется его разрывная прочность, из которой обратным входом можно получить предельную тягу на гаке и соответствующее ей значение предельно возможной для данного троса и сопротивления буксируемого объекта скорость буксировки.

Таблица 3 Разрывная прочность и линейная плотность стального троса

Для определения необходимости учета сопротивления погруженной в воду части буксирного троса Rт , рассчитываем его:

Н

(0.006 %)

Вышеприведенные расчеты показали, что при буксировке БМРТ Б 26/3 максимально возможная скорость, при максимальном значении упора винта буксировщика (ТР 1351) должна составлять 10 узлов. При этом должен использоваться буксирный трос диаметром 26 мм с линейной плотностью 2.205 кг/м, который обеспечит весовую и упругую игру, для гашения динамических нагрузок от волнения, рыскания и резкого изменения взаимного положения судов.

Таблица 4 Параметры буксирной линии и скорость буксировки

2. Расчеты по снятию судна с мели

Успех снятия судна с мели всецело определяется тяжестью аварийной обстановки: глубинами в месте посадки, характером грунта, возможными изменениями уровня воды (при приливах и отливах), величиной потери плавучести, наличием повреждений корпуса, размерами и расположением по длине и ширине участков касания днищем грунта, а также гидрометеорологическими условиями (волнение, ветер, лед).

Использование главных двигателей - наиболее оперативный и целесообразный способ снятия судна с мели в случаях, если под кормой чисто, особенно в момент прилива, при этом установление характера грунта позволяет определить держащие усилие заводных якорей и коэффициент трения днища судна о грунт.

Снятие судна с мели с помощью одновременного использования работы главных двигателей и лебедки производится тогда, когда снятие судна с мели только с помощью главных двигателей не представляется возможным. Для этого в сторону наибольших глубин от кормы заводят один или два становых якоря, с целью повышения стягивающих возможностей механизмов используют гини, тяговое усилие которых можно определить по формуле:

где - тяговое усилие гиней

- тяговое усилие в ходовом конце лопаря, кН

m - число лопарей, выходящих из подвижного блока

n - число шкивов в обоих блоках

Если своими силами и средствами снять судно с мели не удается, то могут быть использованы привлеченные транспортные, промысловые или буксирно-спасательные суда, прибывшие для оказания помощи, при этом стягивающее усилие будет равно сумме упоров двигателей судов-спасателей.

Расчет усилий, необходимых для снятия судна с мели.

Расчеты следует производить по следующей схеме:

1. Определить абсциссу точки приложения силы реакции грунта XR

2. Определить силу реакции грунта Rг и усилие, необходимое для стягивания судна с мели Fм

3. Определить усилие, необходимое для снятия судна с мели с учетом работы главного двигателя на полный задний ход: F1 = Fм - Pз.х.

4. По усилию F1 рассчитать количество груза Pi, которое необходимо либо перегрузить, либо выгрузить из данной точки на судне с абсциссой X0 для снятия его с мели

5. Произвести расчет поперечной метацентрической высоты hR после посадки на мель и поправку дh после перемещения или снятия груза.

Примечание: Все расчеты по снятию судна с мели следует проводить по данным судна-буксировщика (в грузу).

Определение абсциссы точки приложения силы реакции грунта.

Осадка судна носом и кормой, после посадки судна на мель составляют dн1 = 4.71 м. и dк1 = 6.93 м.

Рассчитаем изменение осадки судна носом () и кормой после посадки судна на мель, а также среднее изменение осадки() и изменение угла дифферента ():

(м)

(м)

где , - осадка судна носом и кормой до посадки на мель (м)

(м)

(рад)

где L - длина судна (м)

Рассчитываем площадь действующей ватерлинии до посадки на мель:

(м2)

где - коэффициент полноты ватерлинии

B - ширина судна (м)

Определяем абсциссу точки приложения силы реакции грунта:

(м)

где ? - масса судна (в грузу) (т)

H - продольная метацентрическая

высота (м)

- изменение угла дифферента (рад)

д - коэффициент общей полноты

- абсцисса центра тяжести площади ействующей ватерлинии (м)

Определение силы реакции грунта и усилия, необходимого для стягивания судна с мели.

Рассчитываем силу реакции грунта (Rг) и усилие (Fм), необходимое для снятия судна с мели:

(кН)

(кН)

где - коэффициент трения покоя для различных грунтов

Определение усилия, необходимого для снятия судна с мели с учетом работы главного двигателя на полный задний ход.

Определяем значение упора движителя на полный задний ход:

(кВт)

где - коэффициент, учитывающий падение силы упора движителя на максимальной скорости и его конструкцию (для ВФШ )

Ne - эффективная мощность двигателя (кВт)

Дополнительное усилие, которое необходимо приложить для снятия судна с мели, при условии работы главного двигателя, можно рассчитать как разность усилия необходимого для снятия судна с мели и упора движителя на полный задний ход:

(кН)

Расчет количества груза, которое необходимо либо перегрузить, либо выгрузить из данной точки на судне с абсциссой X0 для снятия его с мели, по усилию F1.

Находим изменение силы реакции грунта при изменении нагрузки:

(кН)

Количество груза, которое необходимо переместить рассчитываем по формуле:

(т)

Количество груза Pi, которое необходимо либо перегрузить, либо выгрузить из данной точки на судне в точку с абсциссой Xf для снятия судна с мели, рассчитываем по усилию F1:

(т)

где дRг - изменение силы реакции грунта при изменении нагрузки (кН)

с =1.025 (т/м3) - плотность морской воды

SВ - площадь действующей ватерлинии (м2)

Xf - абсцисса центра тяжести площади

действующей ватерлинии (м)

Xi - абсцисса точки, в которую

перемещается груз (м)

? - масса судна в грузу (т)

H - продольная метацентрическая высота (м)в

Расчет поперечной метацентрической высоты hR после посадки на мель и поправки дh после перемещения или снятия груза.

Рассчитаем среднюю осадку судна до посадки на мель:

(м)

Как, известно 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. На основании этого произведем контроль положения метацентров. Для начала рассчитаем величину поперечной метацентрической высоты после посадки на мель:

(м)

Рассчитываем среднюю осадку после посадки судна на мель:

(м)

Определяем метацентрическую высоты при перемещении груза

Затем определяем значение изменения осадки судна носом и кормой после перемещения груза:

(м)

(м)

где дd - среднее значение изменения осадки судна носом и кормой после посадки на мель (м)

Теперь находим среднее значение изменения осадки носом и кормой после снятия груза:

(м)

Определяем аппликату центра тяжести перемещенного груза по формуле:

(м)

Поправку метацентрической высоты определяем по формуле:

(м)

где Z - аппликата центра тяжести снятого

груза (м) выбирается из исходных данных;

Z2 - аппликата центра тяжести перемещенного груза (м),

После премещения груза метацентрическая высота стала равной:

(м)

Определяем метацентрическую высоты при снятии груза

Затем определяем значение изменения осадки судна носом и кормой после снятия груза:

(м)

(м)

где дd - среднее значение изменения

осадки судна носом и кормой

после посадки на мель (м)

Теперь находим среднее значение изменения осадки носом и кормой после снятия груза:

(м)

Поправку метацентрической высоты определяем по формуле:

(м)

После снятия груза метацентрическая высота стала равной:

(м)

Нетрудно заметить, что ни перемещение (h = 0.333 м), ни снятие груза (h = 0.357 м) не в силах изменить метацентрическую высоту до величины свыше 0.5 м. Это означает, что судно, при данных условиях, неспособно сняться с мели собственными силами и указывает на необходимость применения дополнительного стягивающего усилия (например, тягового усилия других судов).

3. Расчет якорной стоянки

буксировка судно якорный мель

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:

(3.1)

где Rя - радиус якорной стоянки

X - горизонтальное расстояние

от точки начала подъема якорной

цепи от грунта до якорного клюза, м

L - наибольшая длина судна, м

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

(3.2)

где - 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 Fя будет больше или равна сумме внешних сил ?Fi , действующих на судно, стоящее на якоре, т.е.:

(3.3)

Держащая сила якорного устройства Fя представляет собой сумму держащей силы якоря и держащей силы участка цепи, лежащей на грунте.

Комплекс сил, действующих на судно, стоящее на якоре, приведен на рисунке 3.

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

Проведения расчетов якорной стоянки.

Расчеты рекомендуется производить в следующем порядке:

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

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

3. Рассчитать длину якорной цепи, провисающей над грунтом, по формулам (3.11) и (3.12) и принять для расчета длину, обеспечивающую безопасную стоянку судна.

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

5. Рассчитать радиус якорной стоянки.

Примечание: Все расчеты якорной стоянки следует проводить по данным буксируемого судна (в грузу).

Расчет суммы внешних сил, действующих на судно, стоящее на якоре.

Влияние внешних условий определяется суммой внешних сил ?Fi ,(Н):

(3.4)

где Fв - сила воздействия ветра, Н

Fтеч - сила воздействия течения, Н

Fин - сила инерции судна при рыскании, Н

Fволн - сила воздействия волнения, Н

Сила воздействия ветра Fв (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 (1.9) в первой части курсовой работы:

Но, так как скорость судна, стоящего на якоре, равна нулю (Vб = 0), то это выражение приобретает следующий вид:

(3.5)

Как известно из первой части курсовой работы, коэффициент обтекания принимаем равным :

кН = 1440 Н

Сила воздействия течения Fт на подводную часть судна определяется, как сумма сопротивления подводной части корпуса и сопротивления застопоренного винта на течении:

(3.6)

где - сопротивление трения корпуса, Н

- остаточное сопротивление корпуса, Н

Сопротивление трения корпуса (Н) рассчитываем из выражения 1.5 (см. 1 часть курсовой работы). Скорость буксировки при расчете принимаем равной скорости течения . Ввиду незначительных значений сопротивлений, расчет ведем в ньютонах (Н).

(3.7)

где - коэффициент трения (задан из условия)

=1025 (кг/м3) - плотность морской воды

S - площадь смоченной поверхности судна (м2)

(кН) = 563 (Н)

Рассчитываем остаточное сопротивление корпуса (выражение 1.6 1-й части КР):

(3.8)

где д -коэффициент общей полноты

? - водоизмещение судна (т)

L - длина судна (м)

(кН) = 1.7 (Н)

Рассчитываем сопротивление застопоренного винта (выражение 1.11, ч 1 КР)

(3.9)

где - диаметр винта (м)

- скорость течения (м/с)

(кН) = 0.6 (Н)

Силу воздействия течения на подводную часть корпуса судна рассчитываем из выражения 3.6:

(Н)

Cилу инерции судна при рыскании следует принять равной весу якоря в воде т.е.:

(3.10)

где G - масса якоря (кг)

кг/м3 - удельный вес морской воды

кг/м3 - плотность морской воды

(Н/м3) - удельный вес стали, из которой изготовлен якорь

(Н)

Силу воздействия волнения рассчитаем из выражения 1.10 (ч.1 КР). Однако необходимо учитывать силы ударов волн о корпус судна, для этого вводим в расчеты коэффициент динамичности КД, который в первом приближении можно принять равным 1.4:

(3.11)

где - коэффициент волнового сопротивления (выбирается из таблицы 3 по волнению, в баллах)

=1025 (кг/м3) - плотность морской воды

KД = 1.4 - коэффициент динамичности

(кН) = 36.7 (Н)

Теперь находим сумму внешних сил ?Fi, действующих на судно по формуле 3.4:

(Н) = 19.083 (кН)

Определение держащей силы якорного устройства.

При расчете держащей силы якорного устройства, длину участка цепи, лежащего на грунте принимаем равной 25 метрам.

Держащую силу якорного устройства рассчитываем по формуле:

(3.10)

где G - масса якоря (кг)

К - коэффициент держащей силы якоря

a - длина якорной цепи, лежащей на грунте (м)

- линейная плотность якорной цепи в воде (кг/м)

- коэффициент трения покоя для различных грунтов

Линейная плотность якорной цепи составляет:

(кг/м)

Теперь рассчитаем держащую силу якоря:

(Н) = 57.761 (кН)

В данном случае очевидно, что держащая сила якоря по своей величине больше суммы внешних сил (FЯ = 73.291 кН > ?Fi = 20.215 кН), что в полной мере удовлетворяет условию безопасной якорной стоянки.

Расчет длины якорной цепи, провисающей над грунтом

Рассчитаем длину якорной цепи по формулам (3.11) и (3.12). При расчетах по формуле (3.11) учитывается возвышение якорного клюза над грунтом, а при расчетах по формуле (3.12) учитывается еще и воздействие внешних сил.:

 (3.11)

(3.12)

где HКЛ - возвышение якорного клюза над грунтом, м

G - масса якоря, кг

K - коэффициент держащей силы якоря

qц - линейная плотность якорной цепи в воде (кг/м)

a - длина участка якорной цепи, лежащего на грунте (м)

f1 - коэффициент трения покоя для различных грунтов

?Fi - сумма внешних сил, (Н)

(м)

(м)

Из двух рассчитанных значений длины якорной цепи берем наибольшее (как самое безопасное), т.е. (м).

Расчет радиуса якорной стоянки.

Рассчитываем горизонтальное расстояние от точки начала подъема якорной цепи от грунта до якорного клюза по следующей формуле:

где - сумма внешних сил, Н

qц - линейная плотность якорной цепи в воде (кг/м)

- длина якорной цепи (м)

(м)

Окончательно, радиус якорной стоянки определяем из выражения (3.1):

(м)

Для обеспечения безопасной якорной стоянки якорную цепь калибром 40 мм необходимо вытравить на величину 125.79 м. Этого будет достаточно, для противодействия внешним силам, учитывая, что держащая сила якорного устройства в несколько раз превышает сумму внешних сил, и обеспечения безопасной якорной стоянки, в пределах круга радиусом 213.56 м.

Список использованной литературы

1. “Техническая эксплуатация судов смешанного плавания” - Ю.В. Безруков, Ю.К. Ермолин

2. Хасиев Н.А. Методические указания к выполнению курсовой работы. - Мурманск, -1987. - 27 с.

3. Управление судном и его техническая эксплуатация / Под ред. А.И. Щетининой. - М.:Транспорт, - 1983. - 655 с.

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

Размещено на Allbest.ru