Рассчет крепления палубного груза, буксировка судна в море и при снятии с мели

Введение.

2

Раздел 1. Перевозка грузов на палубе.

5

1. Характеристика перевозимых  на верхней палубе   грузов.                                                          

5

1.2 Расчет разрывного усилия найтовых.

5

1.3 Расчет местной стойкости верхней палубы при перевозке палубного груза.

9

1.4Организация работ при нагрузках палубных грузов.

11

Раздел 2. Буксировка судов морем.

13

2.1 Расчет максимальной скорости буксировки при       данных метеоусловиях.

14

2.2 Расчет параметров буксирной линии.

16

2.3 Управление судами при буксировке.

17

Раздел 3. Снятие судна с мели .

18

3.1 Расчет силы для снятия судна с мели.

18

3.2 Выбор способов съемки судна с мели

21

3.3 Действия экипажа при посадке судна на мель.

22

Заключение.

23

Литература.

24

Название величиы

Величина

Размерность

Значение

Масса  палубного груза

W

Т

17,0

Период бортовой качки

τ1

С

5

Период килевой качки

τ2

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

Qmax

Град

30

Максимальный угол крена  при

 килевой качке

Ymax

Град

5

Высота фальшборта, комингса крышек

hк

М

1,0

Количество поперечных найтовых

tп

Ед

3

Угол наклона поперечного  найтова к вертикали

a

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

Типи судов

номера  проектов

грузоподъемность, т

Корф.

полноты

δ

водоизмещение

судна,т

Мощ-

ность,

л.с.

Длина,

 м

Ширина,

м

Высота

судна, м

Высота

борта, м

Осадка в грузу, м

Количество

т/см

q

Вес

якоря,

кг

Десна

3700

0,914

5420

1700

98,0

16,0

15,6

6,0

4,0

15,8

600

1.

, где W – вес палубного груза, кН; g – 9,81 м/с²; τ₁ – период бортовой качки судна, с; Θ_mах – 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; τ₁ – период бортовой качки судна, с; Θ_mах – 30 град; Y – расстояние от ДП до ц.т. палубного груза, м; r – половина высоты волны, м.

P_1z = 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; τ₂ – период килевой качки судна, с; Ψ_mах – 5 град; Z – расстояние от ц.т. судна до ц.т. палубного груза, м; r – половина высоты волны, м.

P_x = 26,5(кН)

4.

, где W – вес палубного груза, кН; g – 9,81 м/с²; τ₁ – период бортовой качки судна, с; Θ_mах – 30 град; Х – расстояние от мидель-шпангоута до ц.т. палубного груза, м; r – половина высоты волны, м.

P_2z = 236,6 (кН)

Сила ветра, действующего на палубные грузы:

5.                                             

, где p_v – величина равная 1,5 кПа; А_{v 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

P_{вет х} =13.5 (кН)

6.

, где p_v – величина равная 1,5 кПа; А_{v 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

P_{вет у} =18  (кН)

Сила удара волны:

7.

, где p_волн – величина равная 1 кПа; А’_{v x} – площадь поверхности палубного груза в поперечном направлении по отношению к судну над фальшбортом, м²; h_в – высота волны, м; h_с – 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

P_{вол x} = 28,8 (кН)

8.

, где p_волн – величина равная 1 кПа; А’_{v у} – площадь поверхности палубного груза в продольном направлении по отношению к судну над фальшбортом, м²; h_в – высота волны, м; h_с – отстояние ц.т. этой площади от ватерлинии, м.

А’_{v y=} Avy, т.к. высота комингса равна высоте фальшборта,

P_{вол 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.

R_y = 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.

R_х = 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.

R_{у разр} = 636,8 (кН)

R_{х разр} = 275,2 (кН)

Длина груза L=4м; ширина – 3м; высота – 3м

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

12.

1.3Расчет местной стойкости верхней палубы при перевозках палубного груза.

Наибольшее значение вертикальной составляющей р авно:

P_2z = 242,5 (кН)

Нагрузка  на один бимс:

13.

, где Р_2z - ьаксимальное значение вертикальной составляющей действия всех сил. Н; n – количество бимсов, на которые распределяется нагрузка от тяжеловеса. Определяется по формуле: , где L – длина тяжеловеса, м; l₁ – расстояние между бимсами, м.

n = 4 / 1 = 4 (шт)

P = 60,6 (кН)

Изгибающий момент:

14.

, где l₂ – длина полубимса, м.( 3,25 м )

М = 24,6 (кНм)

Принимая бимс из неравнобокого  угольника за двухтавровую балку, считаем,  что полка, которая он приварен к палубе, являеться стенкой, свободная полка – меньше пояском, часть палубного настила шириной 600мм, примыкающего к угольнику – большим пояском расчитываем момент сопротивления полубимса по приближенной формуле:

15.

, где h₁ – высота балки, измеренная между серединами высоты её поясков, м; S₁, S₂, S₃, - площади поперечного сечесния соответственно меньшего пояска, стенки балки, большего пояска, м². При расчёте использован профиль №13/9.

Номер профиля

Высота полки

h1, м

Ширина

полки

b, м

Толщина

профиля

t, м

Толщина

пояска, м

t1 , м

10/7

100/10 ³

75/10 ³

8/10 ³

10/10 ³

12/8

120/10 ³

80/10 ³

8/10 ³

10/10 ³

13/9

130/10 ³

90/10 ³

8/10 ³

10/10 ³

15/10

150/10 ³

100/10 ³

10/10 ³

15/10 ³

600

S3                                  d

h1

S2

t

S1

t

                    b

S1 = b*t , м²

Где b – ширина полки; t - толщина профиля;

S1 = 0,09*0.008 = 7.2*10^-4 м²

S2 = h1*t, м²

Где h1 - высота балки;

S2 = 0,13*0,008 = 1,04*10^-3, м²

S3 = с*d, м²

Где с - ширина палубного настила; d – толщина пояска;

S3 = 0,6*0,01 =6*10^-3, м²

Подставим вычисленные площади  и найдем:

V = 1,087*10^{- 4} (м³)

Нормальное  напряжение в бимсе:

16.

М – в кНм, σ_н – не должно превышать допустимого для судостроительной стали напряжения при изгибе равного σ_доп = 117,7*10³(кПа). Если σ_н > σ_доп, то производят перераспределение нагрузки набольшее количество бимсов или установливают  подпорки,  проверяя последнии на сжатие.

s_н = 226*10 ³ (кПа)

σ_н > σ_доп Þ устанавливаем подпорки и проверяем их на сжатие

Максимальная нагрузка Р_сж, которую можно дать брусу:

17.

, где σ_сж – допустимое напряжение на сжатие, принимаемое для сосны – 5,89*10³кПа; S – площадь поперечного сечения бруса, м².

S = a ² ,

Где а – ширина бока бруса( а = 0,2 м)

S = 0,2 ² = 0,04 (м ²),

Р_сж = 235,6 (кН)

Для уменьшения напряжения в бимсе  до нормального значения необходимо установить  подпорок.