1.2 Расчет продолжительности рейса и судовых запасов на рейс.

1.2.1. Расчет продолжительности рейса.

Продолжительность рейса расчитывается по заданному расстоянию между портами:

318 (час)

13,2 (сут)

1.2.2. Расчет судовых запасов на рейс.

Судовые запасы рассчитываются в зывисимости от суточного расхода топлива и воды, продолжительности рейса:

- необходимое количество топлива с учетом штормового запаса (принять равным 10% в.т.):

, т

,т

Ne – мощность силовой установки;

Ne =10600 л.с.;

qm – удельный расход топлива;

qm= 0,2589 кг/л.с. ч;

Запас смазочного масла обычно составляет 0.004-0.006 запасов топлива:

Рз = (0.004 - 0.006) Рm

Рз = 0.005 ? 959,7 = 4,8 (т)

Запас пресной воды для нужд экипажа определяется исходя из санитарной нормы 70 - 100л. на человека в сутки:

Рв=0.1 ? tрс ? nэ

42,6 (т)

nэ – численность экипажа;

nэ = 35;

Запас провизии определяется исходя из нормы 3 кг. на человека в сутки:

Рr=0.003 ? tрс ? nэ

Рr=0.003 ? 13,2 ? 35=1.39 (т)

1.3 Определение водоизмещения при начальной посадке судна.

При заданной посадке судна (dH, dK) водоизмещение определяется с помощью грузовой шкалы или кривых элементов теоретического чертежа (КЭТЧ).

Грузовая шкала и грузовой размер на КЭТЧ строятся для посадки судна на ровный киль, без крена, дифферента, изгиба корпуса, а также для стандартной плотности воды. Поэтому к водоизмещению, подсчитанному по грузовой шкале или по грузовому размеру, необходимо вводить поправки.

Расчет водоизмещения производится в следующей последовательности:

1. Рассчитывается средняя осадка dCP и дифферент d(?)

dCP = ; d(?) = dн – dк

dcр = = 3,28 (м); d(?) =0,06 – 6,5 = -6,44 (м)

2. По грузовой шкале снимаются водоизмещение для dср.

По кривым элементов теоретического чертежа снимаются элементы плавучести и начальной остойчивости для осадки dср.

? – водоизмещение = 10250 т

qо – число тонн на 1 см осадки = 33,875

Xco – абсциссацентра величины = 5 м

Zсо – аппликата центра величины = 1,625 м

Xf – абсцисса Ц.Т. площади ватерлинии; = 5,15 м

rо – поперечный метацентрический радиус; = 14,15 м

Rо – продольный метацентрический радиус; = 495 м

So – площадь ватерлинии = 3250 м

3. Нахождение поправок к водоизмещению, определенному по грузовой шкале:

- поправка на плотность воды:

= -90 (т)

?0 – плотность морской воды в порту отправления,

?0 = 1.016т/м3;

? = 1.025 т/м3;

- поправка на дифферент:

(т)

- поправка на обводы корпуса в оконечностях:

66 (т)

lн и lк – отстояние марок углубления от носового и кормового перпендикуляров, определяется по боковому виду судна.

lн = 4 м

lk = 5 м

Расчет аварийной посадки и остойчивости

1.1 Общие положения.

Определение аварийной посадки и остойчивости судна после затопления одного или нескольких водонепроницаемых отсеков называется расчетом непотопляемости.

При затоплении одиночных отсеков метод расчета непотопляемости зависит от категории отсека.

Затопленные отсеки подразделяются на три основных группы:

Отсек первой категории – полностью затопленный несообщающийся с забортной водой. Эти отсеки не имеют свободной поверхности.

Отсек второй категории – затоплен частично и сообщающийся с забортной водой. В них имеются свободные поверхности отрицательно влияющие на остойчивость судна.

Отсек третьей категории – затоплен частично, сообщающийся с забортной водой и открытый сверху.

В этих отсеках объем поступающей воды в процессе затопления непрерывно увеличивается до установления ватерлинии равновесия. В них также имеются свободные поверхности.

Наиболее опасным с точки зрения аварийной посадки и остойчивости судна после аварии является отсек третьей категории.

1.2. Применяются два способа расчета непотопляемости.

1.2.1 Способ приема груза (способ переменного водоизмещения).

В этом случае масса воды, поступившей в отсек, рассматривается как принятый груз. При этом изменяются: водоизмещение, координаты центра тяжести и центра величины, поперечная и продольная метацентрические высоты, средняя осадка, углы крена и дифферента. Он применяется при затоплении отсеков первой и второй категории.

1.2.2 Способ исключения (способ постоянного водоизмещения).

В этом случае объем воды, поступившей в отсек, исключается из объема корпуса судна, так как объем корпуса между начальной и аварийной ватерлиниями равен исключенному объему, исходя из условия равновесия судна. Таким образом, объем погруженного корпуса судна остается неизменным, а водоизмещение постоянным. При этом изменяется форма погруженного корпуса, координаты центра величины и центра тяжести (если нагрузка судна в процессе аварии не изменилась и все грузы закреплены).

Этот способ используется при затоплении отсеков третьей категории.

Оба способа расчета непотопляемости независимо от категории затопленных отсеков дают одинаковые характеристики, характеризующие положение судна после затопления отсека: среднюю осадку, угла крена и дифферента, коэффициенты остойчивости:

(?+P)h1=?h2; (?+P)H1=?H2

Что же касается других величин, например метацентрических высот, то их значения, найденные двумя различными способами, различны. Метацентрические высоты h1 и H1, определенные способом переменного водоизмещения, меньше метацентрических высот h2 и H2, найденных способом постоянного водоизмещения.

Параметры посадки аварийного судна, рассчитанные двумя методами, будут одинаковыми, так как одинаковы коэффициенты остойчивости.

Следует отметить, что метод переменного водоизмещения не используется для расчета непотопляемости при затоплении отсеков третьей категории, так как в этом случае он более трудоемкий по сравнению с методом постоянного водоизмещения.

В курсовом проекте необходимо произвести расчет непотопляемости методом постоянного водоизмещения.

При определенном объеме воды, влившейся в отсек V необходимо учесть, что он будет меньше теоретического объема затопленного отсека Vт, так как часть отсека занята набором, оборудованием, грузом и т. п..

Поэтому следует учесть коэффициент проницаемости, под которым понимается отношение фактического объема воды в затопленном отсеке при полном его затоплении к теоретическому объему отсека:

В соответствии с Правилами классификации и постройки морских судов коэффициенты проницаемости для различных помещений следующие:

0.85 – для машинных отделений, помещений, занятых механизмами, электростанциями, технологическим оборудованием;

0.60 – для помещений, занятых грузами или запасами, а также предназначенных для перевозки жидких грузов или запасов;

0.95 – для помещений обычно не занятых существенным количеством грузов или запасов; для помещений, занятых порожней колесной техникой, порожними контейнерами или другими грузами, имеющими высокую проницаемость.

0.98 – для пустых цистерн и цистерн, предназначенных только для балластировки забортной водой;

Качка

1.1 В курсовом проекте необходимо произвести оценку поведения судна на волнении, определив находится ли оно в зоне усиленной (резонансной) качки или нет. И в случае нахождения в этой зоне выбрать варианты выхода из неё. Необходимо также рассчитать амплитуду бортовой качки при резонансе с учетом сопротивления.

1.2 Общие сведения о качке.

Качкой называются колебательные движения, совершаемые судном около положения равновесия при плавании на спокойной воде или взволнованной поверхности воды.

При изучении качки рассматривают две системы прямоугольных координат, одна из которых жестко связана с судном, и, следовательно, является подвижной при колебаниях судна (начало ее координат положено в центре тяжести судна G), другая неподвижна в пространстве с центром в точке О. При отсутствии качки обе системы координатных осей совпадают и имеют общий центр в точке G.

Колебания судна подразделяют на основные и дополнительные.

Основные колебания судна происходят вдоль вертикальной оси О?, вокруг продольной оси Gx и поперечной Gy.

Эти колебания соответственно называются вертикальной качкой, бортовой качкой, килевой качкой.

Дополнительные виды колебаний (качки) включают: вращение относительно оси OZ; продольно-горизонтальная качка – поступательное движение вдоль оси О?; поперечно-горизонтальная качка – поступательное движение вдоль оси О?.

При совершении основных видов качки возникают восстанавливающие моменты и силы, стремящиеся вернуть судно в первоначальное положение устойчивого равновесия.

При совершении дополнительных видов качки колебательные движения судна происходят около безразличного положения равновесия.

При плавании судна на спокойной воде могут возникнуть только основные виды качки.

При плавании судна на волнении возникают основные и дополнительные виды качки.

При рассмотрении качки кадый из основных видов качки рассматривается отдельно. Дополнительные виды качки в теории качки не рассматриваются, так как не имеют практического значения.

Качка характеризуется следующими параметрами:

a) амплитудой качки;

b) периодом качки;

c) Частотой качки;

d) Размахом качки.

Для упрощения расчетов качки колебательные движения рассматриваются периодическими, при которых судно возвращается в исходное положение через равные промежутки времени.

Время совершения одного полного колебания называется периодом качки и измеряется в секундах. В общем случае качка является периодическим процессом.

Амплитудой качки называется отклонение судна от положения равновесия в крайнее положение.

Размахом качки называется полное отклонение судна из одного крайнего положения в другое. При симметричных отклонениях судна от положения равновесия размах качки равен двум амплитудам.

Амплитуда и размах бортовой и килевой качки измеряется в градусах, вертикальной качки в метрах.

Частотой качки называется число полных колебаний от исходного положения в одну и другую сторону за 2? секунд.

Качка отрицательно влияет на все мореходные качества судна и является причиной нежелательных явлений, представляющих опасность для судна. Качка может быть причиной аварии судна или возникновения менее опасных ситуаций, при которых возникают: смещение груза; увеличение напряжения в конструкциях судна; ухудшение управляемости; удары корпуса о воду; заливание палубы и надстроек; ухудшение условий работы и обслуживание механизмов и судовых устройств; вредных физиологических воздействий на людей и т. п.

Задача изучения качки является разработка теории, позволяющей определить мероприятия по уменьшению амплитуды качки, увеличению ее периода (что обеспечивает плавность качки и уменьшение угловых ускорений), сведение к минимуму описанных выше отрицательных явлений, возникающих при качке.

1.3 Общие сведения из теории качки и морского волнения.

Качка судна, как правило, возникает на взволнованной поверхности под действием набегающих волн.

При изучении качки необходимо рассматривать судно и жидкость как одну гидродинамическую систему. Однако, на практике пользуются упрощенной теорией Фруда-Крылова, в которой качку судна рассматривают как колебания твердого тела под действием приложенных сил и моментов.

Колебательные движения судна рассматривают только на тихой воде и на волнении. Это объясняется тем, что при изучении качки на тихой воде можно относительно просто определить параметры и характеристики качки, от которых в значительной мере зависит поведение судна на волнении.

Колебания судна на тихой воде под действием возмущающих сил после прекращения их действия называются свободными колебаниями судна. Они характеризуются периодом, амплитудой, частотой.

Приближенно периоды бортовой, килевой и вертикальной качки определяются соответственно так:

; ? =

; ? = 6,96

; ? = 7,54

=265097 (м4)

- момент инерции массы судна с присоединенной массой воды;

D – высота борта;

g – ускорение силы тяжести;

?, ? – коэффициенты общей полноты и полноты ватерлинии.

Из формулы ?? видно, что для обеспечения плавности качки, т. е. увеличения ее периода, необходимо уменьшить

УПРАВЛЯЕМОСТЬ

1.1 Цель отчета.

В курсовом проекте необходимо рассчитать диаметр установившейся циркуляции До, приближенно по До рассчитать остальные параметры циркуляции: прямое смещение, обратное смещение, выдвиг, тактический диаметр циркуляции. Необходимо рассчитать угол крена на установившейся циркуляции и скорость судна на циркуляции.

1.2 Общие сведения об управляемости судна.

Управляемостью называется способность судна удерживать заданное направление движения или изменять его по желанию судоводителя.

Управляемость характеризуется двумя качествами:

поворотливостью – способностью судна менять направление движения по желанию судоводителя;

устойчивостью на курсе – способностью судна сохранять заданное ему направление движения.

Рыскливость – устойчивость судна на курсе.

Для хорошей управляемости судна необходимо найти оптимальное соотношение между показателями устойчивости на курсе и поворотливостью, так как эти два качества противоречат друг другу: улучшение устойчивости на курсе приводит к ухудшению поворотливости и наоборот.

Для решения этой задачи проводятся модельные испытания в бассейнах и аэродинамических трубах, натурные испытания судов.

Так как управляемость является одним из основных мореходных качеств, обеспечивающих безопасность плавания судна, к которым предъявляются повышенные требования по управляемости, снабжаются средствами активного управления – подруливающими устройствами, активными рулями, поворотными насадками, движительно-рулевыми колонками.

1.3 Циркуляция.

Судно движется под воздействием упора P, создаваемого гребным винтом или другим движителем. При повороте (перекладке) руля нарушается симметрия обтекания корпуса судна и возникает давление набегающего потока, создающее силу R на пере руля. Составляющие этой силы Rx и Ry действуют вдоль и поперек судна. Если в центре тяжести судна условно приложить две взаимно исключающие друг друга силы Ryто получим систему сил, действующих на судно при перекладке руля.

Видно, что на судно, кроме упора Р, уменьшенного на величину Rx, действует момент М=Rx?X, поворачивающий судно, сила Ry, смещающая судно перпендикулярно ДП и момент М= Rx?У, поворачивающий судно в направлении разворота. Этот момент возникает из-за смещения точки приложения силы Рх от ДП.

Чем больше угол перекладки руля, тем больше будет сила R и, следовательно, силы, поворачивающие судно. После перекладки руля судно начинает описывать сложную кривую, которая называется циркуляцией.

Время совершения циркуляции делится на три периода:

1) маневренный;

2) эволюционный;

3) период установившейся циркуляции.

Маневренный период соответствует времени перекладки руля. На пере руля возникает постепенно гидродинамическая сила Ry, смещающая судно в сторону левого борта и поворачивающая его по часовой стрелке.

Эволюционный период начинается после окончания перекладки руля. Дрейф судна в левую сторону прекращается, скорость судна продолжает уменьшаться.

Период установившейся циркуляции наступает когда угол дрейфа перестает расти и наступает равновесие всех сил и моментов, действующих на корпус судна. Элементы движения судна принимают установившийся характер.

К геометрическим характеристикам циркуляции относятся:

Выдвиг IВ – расстояние между положениями ЦТ судна в момент начала перекладки руля и положением его после поворота судна на 900, измеренное по направлению движения судна.

Прямое смещение IП – расстояние между положениями ЦТ судна с начала перекладки руля и его положением после поворота судна на 900, измеренное по направлению нормали к направлению движения судна.

Обратное смещение IО – наибольшее расстояние, на которое смещается ЦТ судна в сторону, обратную циркуляции.

Тактический диаметр циркуляции ДТ – расстояние между ДП перед выходом на циркуляцию и положением ее после поворота на 1800.

Диаметр установившейся циркуляции – диаметр окружности, являющейся траекторией движения ЦТ судна в период установившейся циркуляции.

Угол дрейфа ? - угол между ДП судна и вектором окружности скорости его ЦТ.

Для морских транспортных судов при перекладке руля на 300-350 параметры циркуляции лежат в следующих пределах:

IВ=(0.6-1.2)Д0; ДI=(0.9-1.2)Д0;

IП=(0.5-0.6)Д0; Д0=(4-6)L;

IО=(0-0.1) Д0; ?=70-150.

Основным показателем поворотливости является диаметр установившейся циркуляции. Чем он меньше, тем лучше поворотливость. Диаметр циркуляции может быть уменьшен увеличением площади пера руля и угла перекладки, применением средств активного управления.

1.4 Расчет крена судна на циркуляции.

Крен судна на циркуляции вызывается рядом причин, главной из которых является действие центробежной силы инерции, возникающей вследствие движения судна на криволинейной траектории.

Наибольший кренящий момент от центробежной силы инерции на установившейся циркуляции при наименее благоприятных соотношениях между элементами циркуляции и судна может быть определен по формуле Г. А. Фирсова:

;

= 755(тм);

Угол статического крена на циркуляции может быть определен либо по диаграмме статической остойчивости путем обычного построения (по известной величине Мкр), либо рассчитан с применением метацентрической формулы по следующей зависимости:

;

работа неполностью