Отчет по практике на т/х “ Механик Семаков”

 

Выполнение проверочныхрасчётов  изменения мореходных качеств судна  в результате приёма груза

 

             Определение водоизмещения и  координат центра тяжести судна

Водоизмещение судна, плавающего без дифферента, в судовых условиях можно определить по грузовому размеру или грузовой шкале. Грузовой размер (рис.1.) представляет собой графическую зависимость ▼(d) или ∆(d), т.е. зависимость водоизмещения от осадки.

Рис.1. Грузовой размер

Грузовая шкала (рис.2) строится по грузовому размеру и  дополнительным данным. На её вертикальных шкалах откладывается водоизмещение при различной плотности воды и осадка. Могут быть построены и дополнительные шкалы: высоты надводного борта, числа тонн на 1 см осадки, момента дифферентующего на 1 см.

Рис.2. Грузовая шкала

 

 

По грузовому размеру  или по грузовой шкале может быть решена и обратная задача, т.е. определена осадка при известном водоизмещении.

Грузовая шкала широко используется на судах, т.к. она более  удобна в использовании, чем грузовой размер.

В эксплуатационных условиях после за грузки или выгрузки водоизмещение и координаты центра тяжести судна определяются, исходя из данных таблицы нагрузки (таблица 1).

Таблица 1:

Координаты центра тяжести судна  определяются на основании теоремы  статических моментов масс:                   Формула 1:

 

где  ∑m_iX_i = M_X - статический момент массы судна относительно плоскости мидель-шпангоута (т.е. сумма данных 6-го столбца).

∑m_iZ_i = M_Z - статический момент массы судна относительно основной плоскости (т.е. сумма данных 7-го столбца).

Запас плавучести. Грузовая марка

Запасом плавучести называется объём водонепроницаемого корпуса, расположенного выше действующей ватерлинии. Этот объём сверху ограничивается верхней  водонепроницаемой палубой и  включает в себя объёмы водонепроницаемых надстроек и рубок.

Запас плавучести определяется в процентах от водоизмещения  судна по ГВЛ и составляет для  танкеров 15-25 %, для сухогрузных судов 25-50 %, для пассажирских судов 80-100%.

Он характеризует то количество груза, которое может  принять судно сверх имеющегося уже на борту до полного погружения. Поэтому запас плавучести обеспечивает безопасность мореплавания и регламентируется установлением грузовой марки на обоих бортах судна на миделе для обеспечения нормируемого минимального надводного борта.

Грузовая марка состоит из палубной линии, диска и гребёнки. Палубную линию наносят на уровне пересечения  палубы надводного борта и наружной обшивки (рис.3).

Рис.3. Грузовая марка

Верхняя кромка поперечины диска, так же как и верхняя  кромка грузовой гребёнки, обозначенной буквой “Л”, наносятся от верхней кромки палубной линии па расстоянии минимального летнего надводного борта по вертикали.

Положения остальных поперечин  грузовой гребёнки определяются в зависимости  от сезона плавания, района плавания, пресности воды.

Букве “3” соответствует зимний надводный борт, получаемый увеличением  летнего надводного борта на 1/48 летней осадки.

Букве “Т” соответствует тропический  надводный борт, уменьшенный на 1/48 летней осадки (от летнего надводного борта).

Надводный борт судна в пресной воде отмеряется от буквы “П” и получается вычитанием из летнего надводного борта изменения осадки при переходе судна из морской воды

(р=1,025 т/м³ ) в пресную воду (р=1,0 т/м³ )

Надводный борт в тропиках в пресной воде “ПТ” получается вычитанием из надводного борта в тропиках “Т” изменения той же поправки на плотность воды.

Для контроля осадок в процессе погрузки или вы грузки судна на обоих бортах судна в носу и корме, а также  на миделе, наносят марки осадки (рис.4), представляющие собой цифры, обозначающие расстояние в дециметрах от основной плоскости до нижней кромки этих цифр. Таким образом, марки осадки позволяют определить осадку носом, кормой и на миделе, при любой за грузке судна.

                                                              

Остойчивость

Приведенные выше метацентрические формулы справедливы только при  малых наклонениях. При больших  углах крена они дают большие  ошибки в определении l и M_B , так как кривизна кривой центра величины является переменной.

Не вдаваясь в подробности отметим, что плечо статической остойчивости при больших углах крена разбивается на две составляющие:

Формула 2: l = l_Ф – l_B

где  l_Ф - плечо формы;

l_B - плечо веса.

Разделение плеча статической  остойчивости обусловлено тем, что  плечи остойчивости формы могут быть заранее рассчитаны в функции водоизмещения и углов крена, а результаты расчётов представлены в виде соответствующих кривых, называемых пантокаренами (рис.5). Плечи остойчивости веса рассчитываются на судне в зависимости от состояния нагрузки судна:

Формула 3:

 

где  Z_g - аппликата центра тяжести судна при данной нагрузке;

Z_C - аппликата центра величины судна при данном водоизмещении.

 

Рис.5. Пантокарены

Плечи статической остойчивости рассчитываются при крене 10, 20, 30,…, 90°. Для этого с пантокарен (рис.5) для известного водоизмещения ▼_i снимаются плечи остойчивости формы l_Ф10, l_Ф20, l_Ф30 …l_Ф90. По формуле 3 для этих углов крена рассчитываются плечи веса l_B10, l_B20, l_B30, …l_B90. Плечи статической остойчивости l рассчитываются по формуле 2. Расчёт l представлен в таблице 2:

 

 

По результатам расчёта  строится кривая зависимости плеч статической  остойчивости от углов крена 1(θ). Эта  кривая называется диаграммой статической остойчивости (ДСО), (рис.6) по которой производится оценка остойчивости в данном варианте загрузки, а так же решается целый ряд практических задач, связанных с остойчивостью судна.

Рис.6. Диаграмма статической  остойчивости

На рисунке. 6. ДСО построена  при наклонениях судна на левый  и правый борт. Однако, так как судно симметрично относительно диаметральной плоскости, достаточно по строить диаграмму при наклонениях только правый борт.

Оценка остойчивости судна при данной нагрузке после  построения ДСО производится в соответствии с требованиями Правил классификации  и постройки морских судов морского Регистра Судоходства России.

В судовых условиях оценка остойчивости производится на основании  Информации об остойчивости для капитана, которой снабжается каждое судно.

 

 

Выполнение расчётов прочности  палуб и напряжений в корпусе судна в результате приёма груза

 

Проверка общей прочности  в соответствии с нормами прочности. Согласно нормам прочности общая продольная прочность корпуса проверяется: по предельному состоянию при действии максимальной волновой составляющей изгибающего момента М_ВMAX , динамической составляющей  изгибающего момента на тихой воде М_Y для положений судна на подошве и на вершине расчетной волны по допускаемым напряжениям а при действии среднестатистической Волновой составляющей изгибающего момента М_ВMAX с учетом влияния постоянной составляющей напряжений а вызванной изгибающим моментом на тихой воде. В Нормах прочности приводятся рекомендуемые приближенные формулы для указанных выше составляющих волнового изгибающего момента, а также многочисленные графики для определения входящих в эти формулы величин. Проверка общей прочности по, предельному состоянию заключается в удовлетворении условию:

где М_пр= к_so_sW_s предельный изгибающий момент; о_s — предел текучести материала крайних (верхних или нижних) продольных связей; ‚ W_s — момент сопротивления проверяемого сечения в условиях возникновения в крайних верхних связях расчетных напряжений, равных пределу текучести; к_s = f(o_s , L) коэффициент, определяемый по приводимой в Нормах формуле (в зависимости от типа судна); с = (0,7—1,0) в зависимости от системы набора верхней расчетной палубы и характера деформации корпуса (прогиб или перегиб), однако не менее 0,15M_B/M_y коэффициент, определяемый по приводимой в Нормах методике; Kmin - минимальный коэффициент запаса, принимаёмый в пределах 1,15—1,0 в зависимости от типа судна и характера деформации корпуса (про гиб или перегиб).

Проверка общей прочности по допускаемым напряжениям заключается  в удовлетворении условию:

где  М_твс — средний наиболее характерный для условий эксплуатации изгибающий момент на тихой воде; σ_д — момент сопротивления проверяемого сечения корпуса для растянутых при изгибающем моменте Mтвс крайних связей эквивалентного бруса;  σ_д — расчетное (номинальное) допускаемое напряжение, принимаемое в пределах 47000—51 000 кН/м² в зависимости от типа судна и расположения проверяемой связи (палуба, днище);  = (IУ, Р , . . -) — коэффициент, учитывающий влияние гибкости корпуса и определяемый по приводимой в Нормах методике;  σ_д — временное сопротивление.

Общая продольная прочность корпуса проверяется в тех его сечениях, где можно ожидать наибольших расчетных напряжений либо наименьших значений коэффициентов запаса.

Палубные перекрытия. Условный расчетный напор для верхних открытых палуб определяется по формуле, приводимой в Правилах:

 μ — коэффициент,  значение которого принимается  в пределах 0,3—1,15 в зависимости  от расположения рассчитываемой  палубы.

Для верхних открытых палуб, предназначенных для перевозки  леса, расчетный напор принимается  равным 0,7 разрешаемой высоты укладки леса на палубу H_k, но не менее 20 кН/м² (2 м вод .  ст.).

Для промежуточных палуб, предназначенных для перёвозки  грузов, расчетный напор, принимают  также равным 0,7 наибольшей высоты укладки  груза в данном междупалубном  помещении. Однако если удельный погрузочный вес располагаемого на палубе груза превышает 7 кН/м²  или к палубе дополнительно подвешен груз снизу (например, туши мяса), то расчетный напор соответственно увеличивают. Для палуб, на которых расположены жилые помещения, расчетный напор принимают, как правило, равным 0,9 условной на грузки, определяемой по формуле.

Напряжения в бимсах при поперечной системе набора определяют, как правило, в результате расчета шпангоутной  рамки. Однако допускается также  расчет бимсов и полубимсов как неразрезанных балок, упруго заделанных на бортах и свободно опертых на карлингсы. При продольной системе набора палуб ребра жесткости принимают жестко заделанными на рамных бимсах. Платформы отсеков пресной и балластной воды рассчитывают на испытательный напор высотой от настила до верха воздушной трубки, но не менее, чем до уровня в 2,5 м выше верха цистерны.

Переборки. Расчетной нагрузкой для переборок является на грузка по треугольнику или трапеции при максимальном напоре на уровне основной плоскости, равном высоте: до палубы переборок для водонепроницаемых переборок сухогрузных судов;

до верхнего конца  воздушной трубки, но не менее чем  до уровня на 2,5 м выше верха цистерны для основных нефтепроницаемых переборок  наливных судов и переборок топливных и масляных Цистерн.

Вертикальные стойки поперечных переборок сухогрузных  судов при наличии перекрестных балок или промежуточных палуб  рас считывают как неразрезные  балки, причем условия закрепления  концов стоек определяются их конструктивным оформлением. Горизонтально расположенные балки, подкрепляющие переборку, рас- считывают как жестко заделанные на рамных стойках. Горизонтальные шёльфы и рамные стойки поперечных переборок наливных судов рассчитывают как систему перекрестных балок.

Пластины судового корпуса. Напряжения в наружной обшивке, в настиле палуб и внутреннем дне, а также в обшивке переборок под действием поперечной нагрузки (гидростатического напора) определяют исходя из предположения, что пластины жестко заделаны на опорном контуре. При этом допускается рассматривать пластины как гнущиеся по цилиндрической поверхности, если отношение сторон опорного контура превышает 2,5—3,0 и считать их абсолютно жесткими, если отношение меньшего пролета пластины к ее толщине не превышает 50—б0.

В Нормах прочности приведены допускаемые напряжения для всех элементов корпусных конструкций (в долях предела текучести), а также коэффициенты запаса при расчете по предельному состоянию материала корпуса судна.