Расчет крепления палубного груза, буксировка судна в море и при снятии с мели
1
18
КУРСОВАЯ РАБОТАТЕМА: «Расчет крепления палубного груза, буксировка судна в море и при снятии с мели»Введение
Управление современным крупнотоннажным судном, имеющим мощный двигатель и находящимся всегда под влиянием двух движущихся сред: воды и воздуха, - сложная задача. Чтобы правильно определить влияние на судно различных факторов, судоводитель должен иметь глубокие теоретические знания и владеть комплексом специфических навыков. В прошлом моряки учились управлять судном исключительно на практике, накапливая опыт. Однако этот процесс приобретения знаний был слишком длительным. По мере развития мореплавания коллективный опыт стал обобщаться, превращаясь постепенно в науку об управлении судном и его технической эксплуатации.
Основной задачей развития знаний в области управления судном является сближение науки и практики, теоретическое обоснование тех явлений в управлении судном, которые наблюдаются, но пока ещё теоретически не разработаны с достаточной степенью точности. Научные обобщения должны выдвинуть те новые требования к судам и судовым устройствам, удовлетворение которых позволило бы управлять судном с меньшей зависимостью от субъективной оценки обстановки судоводителем и от действия внешних факторов.
Профилирующая в комплексе знаний судоводителя дисциплина «Управление судном и его техническая эксплуатация» быстро развивается, и можно надеяться, что опыт управления современными судами, его научное обобщение совместно с теоретическими исследованиями уже в самом ближайшем будущем позволят добиться новых успехов этой науки.
Исходные данные
Название величиы | Величина | Размерность | Значение | |
Масса палубного груза | W | Т | 17,0 | |
Период бортовой качки | ф1 | С | 5 | |
Период килевой качки | ф2 | С | 6 | |
Центр тяжести судна | Zc | М | 3,4 | |
Центр тяжести груза | Zгр | М | 1,3 | |
Расстояние от мидель-шпангоута до Ц.Т. палубного груза | X | М | 15 | |
Расстояние от ДП до Ц.Т. палубного груза | Y | М | 3 | |
Метацентрическая высота судна | hc | М | 2,2 | |
Размеры шпации (расстояние между бимсами) | l1 | М | 1,0 | |
Длина полубимса | l2 | М | 3,25 | |
Номер профиля | 13/9 | |||
Материал подпоры | Сосна | |||
Ширина бока бруса | a | М | 0,2 | |
Высота волны | hв | М | 5,0 | |
Максимальный угол крена | max | Град | 30 | |
Максимальный угол крена при килевой качке | max | Град | 5 | |
Высота фальшборта, комингса крышек | hк | М | 1,0 | |
Количество поперечных найтовых | tп | Ед | 3 | |
Угол наклона поперечного найтова к вертикали | Град | 30 | ||
Угол наклона поперечного найтова к плоскости шпангоута | b | Град | 60 | |
Количество продольных найтовых | tпр | Ед | 2 | |
Угол наклона продольного найтова к вертикали | c | Град | 30 | |
Угол наклона продольного найтова к ДП судна | d | Град | 60 | |
Коэффициент запаса прочности троса | k | 2 |
1. Перевозка грузов на палубе
1.1 Характеристика перевозимых на палубе грузов
Все палубные грузы могут быть подразделены на следующие группы:
опасные, к которым относятся: взрывчатые вещества, сжатые и сжиженные газы, воспламеняющиеся твёрдые вещества и жидкости, окисляющие, отравляющие, радиоактивные и коррозионно-действующие вещества. Такие грузы, если их перевозят не на специальных судах и в ограниченных количествах, размещают на палубе, и к ним обеспечивают свободный доступ;
выделяющие резкие запахи (пропитанные шпалы), которые могут испортить другие грузы;
не боящиеся подмочки (железо, трубы);
громоздкие: плавсредства, локомотивы, железнодорожные вагоны, крупные детали машин, котлы, автомобили, самолёты, цистерны и др.;
лесные;
живой скот и птица, которые перевозят в стойлах, загородках и клетках.
1.2 Расчет разрывной прочности найтовых
W = 17000 кг = 17000 * 9,8 = 166600 H =166,6 кН
Суммарные силы действующие по осям ОY и ОZ при бортовой качке:
1. | где W - вес палубного груза, кН; g - 9,81 м/с2; ф1 - период бортовой качки судна, с; Иmах - 30 град; Z - расстояние от ц.т. судна до ц.т. палубного груза, м; r - половина высоты волны, м (r = hв / 2 = 2,5) | ||
Z= hб - Zc + hк + Zгр, м, Где hб - высота борта судна (hб =6,0 м); Zc - центр тяжести судна (Zc = 3,4 м); hк - высота комингса (hк = 1 м); Zгр - центр тяжести груза (Zгр = 1,3) Z = 6,0 - 3,4 + 1 + 1,3 = 4,9 м, | |||
Ру = 182,4 (кН) | |||
2. | где W - вес палубного груза, кН; g - 9,81 м/с2; ф1 - период бортовой качки судна, с; Иmах - 30 град; Y - расстояние от ДП до ц.т. палубного груза, м; r - половина высоты волны, м. | ||
P1z = 242,5 (кН) | |||
Суммарные силы действующие по осям ОХ и ОZ при килевой качке: | |||
3. | где W - вес палубного груза, кН; g - 9,81 м/с2; ф2 - период килевой качки судна, с; Шmах - 5 град; Z - расстояние от ц.т. судна до ц.т. палубного груза, м; r - половина высоты волны, м. | ||
Px = 26,5 (кН) | |||
4. | где W - вес палубного груза, кН; g - 9,81 м/с2; ф1 - период бортовой качки судна, с; Иmах - 30 град; Х - расстояние от мидель-шпангоута до ц.т. палубного груза, м; r - половина высоты волны, м. | ||
P2z = 236,6 (кН) | |||
Сила ветра, действующего на палубные грузы: | |||
5. где pv - величина равная 1,5 кПа; Аv x - площадь парусности палубного груза в поперечном направлении по отношению к судну, м2. Avx = aг*hг, Где аг - ширина груза (аг = 3 м); hг - высота груза (hг = 3 м); Аvx = 3*3 = 9 | |||
Pвет х =13.5 (кН) | |||
6. | где pv - величина равная 1,5 кПа; Аv у - площадь парусности палубного груза в продольном направлении по отношению к судну, м2. | ||
Avy = bг*hг, Где bг - длина груза (bг = 4 м); hг - высота груза (hг = 3 м); Аvy = 4*3 = 12 | |||
Pвет у =18 (кН) | |||
Сила удара волны: | |||
7. | где pволн - величина равная 1 кПа; А'v x - площадь поверхности палубного груза в поперечном направлении по отношению к судну над фальшбортом, м2; hв - высота волны, м; hс - отстояние ц.т. этой площади от ватерлинии, м. | ||
А'v x = Avx, т. к. высота комингса равна высоте фальшборта, hc = hб - hос + hк + Zгр, м, где hб - высота борта (hб = 6,0 м); hос - осадка судна в грузу (hос = 4,0 м); hк - высота комингса (hк = 1,0 м); Zгр - центр тяжести груза (Zгр = 1,3 м); hc = 6,0 - 4,0 + 1,0 + 1,3 = 4,3 м | |||
Pвол x = 28,8 (кН) | |||
8. | где pволн - величина равная 1 кПа; А'v у - площадь поверхности палубного груза в продольном направлении по отношению к судну над фальшбортом, м2; hв - высота волны, м; hс - отстояние ц.т. этой площади от ватерлинии, м. А'v y= Avy, т. к. высота комингса равна высоте фальшборта, | ||
Pвол у = 38,4 (кН) | |||
Реакция найтовов от усилий, направленных в плоскости шпангоута: | |||
9. | где tп - число поперечных найтовов; a - угол наклона поперечного найтова к вертикали, град; b - угол наклона поперечного найтова к плоскости шпангоута, град. | ||
Ry = 318,4 (кН) | |||
Реакция найтовов от усилий в диаметральной плоскости: | |||
10. | где tпр - число продольных найтовов; c - угол наклона продольного найтова к вертикали, град; d - угол наклона продольного найтова к диаметральной плоскости, град. | ||
Rх = 137,6 (кН) | |||
Размеры найтовов определяют по возникающим в них реакциях. Разрывное усилие троса для найтова: | |||
11. | где k - коэффициент запаса прочности при расчёте усилий в найтовах, крепящих груз, равный 2; R - реакция найтова от усилий в плоскости шпангоута или в диаметральной плоскости, Н. | ||
Rу разр = 636,8 (кН) | Rх разр = 275,2 (кН) | ||
Длина груза L=4 м; ширина - 3 м; высота - 3 м |
По разрывному усилию в найтове выбирают размеры тросов, талрепов и скоб для них по таблицам прочности государственных стандартов.
Диаметр (мм) | Рассчетная масса 1 м каната, кг | Рассчетная разрывная прочность каната, Н | ||
Каната | Троса | |||
22,5 | 12,0 | 1,665 | 216801 | |
24,5 | 13,0 | 1,955 | 254569 | |
26,0 | 14,0 | 2,265 | 295281 | |
28,0 | 15,0 | 2,59 | 337954 | |
30,0 | 16,0 | 2,955 | 386023 | |
32,0 | 17,0 | 3,34 | 436054 | |
33,5 | 18,0 | 3,735 | 487557 | |
37,5 | 20,0 | 4,62 | 602824 | |
41,0 | 22,0 | 5,59 | 729864 |