Настовление по креплению грузов_KIRSTEN

Наставление по креплению грузов

т/х Kirsten стр. 30

Силы, возникающие от воздействия ветра и волн пропорциональны только площади открытой для ветра и волн поверхности груза.

Силы, которые могут возникать во время рейса различаются по величине и частоте их возникновения в зависимости от нескольких параметров, таких как:

расположение на судне;

размеры судна;

случай загрузки судна;

поведение судна в рейсе;

время года (ожидаемые погодные условия);

район плавания.

3.3.2Рекции грузовых мест

При воздействии внешних сил на грузовое место, последнее может реагировать следующим образам:

Скольжение: Продольный тип движения. Наиболее вероятная реакция грузового места. Как правило возникает из-за отсутствия достаточного крепления в горизонтальном направлении, что уменьшает трение грузового место об опору.

Опрокидывание: Угловой тип движения. Редко возникающая реакция груза и присущая сравнительно высоким, по отношении к их основанию, грузовым местам и штабелям грузов.

Деформация: Нарушение целостности грузового места как правило происходит под воздействием вертикальных сил земной гравитации. В результате деформации возможно ослабление натяжения средств крепления. Также возможно распространение обломков груза по палубе.

Падение за борт: Возникает в результате срыва грузового места, погруженного на верхнюю палубу судна, волнами. При достаточной плавучести, грузовая единица может всплыть на поверхность моря.

3.3.3 Силы

1)Силы, которые могут быть компенсированы соответствующими средствами крепления для предотвращения смещения, в общем случае могут быть разложены на следующие составляющие, каждая из которых действует относительно своей оси:

продольная;поперечная; ивертикальная.

2)Поперечные силы или результирующие от воздействия поперечных, продольных, а также вертикальных сил, обычно возрастают с увеличением высоты штабеля а продольного расстояния штабеля от центра углового движения судна. Наиболее существенные силы возникают при размещении груза дальше в нос и в корму.

Наставление по креплению грузов

т/х Kirsten стр. 31

3)Поперечные силы возрастают с увеличением метацентрической высоты. Причиной чрезмерно большой метацентрической высоты могут являться:

неудачная конструкция судна;неправильное размещение груза; и

неправильное размещение бункера и балласта.

4)Для того, чтобы не допустить возникновения чрезмерных сил, воздействующих на груз, последний должен быть распределён таким образом, чтобы значение метацентрической высоты не было меньше допустимого минимума и, в то же время, не превышало допустимого максимального значения.

5)В дополнение к силам, описанным выше, на груз, расположенный на верхней палубе, также воздействуют силы, возникающие от воздействия ветра и волн.

6)Неправильное управления судном (например в отношении курса и/или скорости) может также стать причиной возникновения дополнительных неблагоприятных сил. Воздействующих на груз.

7)Значение сил, воздействующих на груз, могут быть вычислены с помощью расчётных методов, приведённых в настоящем Наставлении.

8)Также, использование устройств, гасящих качку судна, может улучшить поведение судна в море. Тем не менее, воздействие таких устройств не должно приниматься во внимание при расчёте и планировании размещения и крепления груза.

Наставление по креплению грузов

т/х Kirsten стр. 32

Силы, действующие на грузовое место

Наставление по креплению грузов

т/х Kirsten стр. 33

3.3.4 Эмперический метод

Общая величина максимальной нагрузки крепежных деталей на каждой стороне грузового места (как с левого, так и с правого борта) должна равняться весу места.

Этот метод, подразумевающий поперечное ускорение в 1 g (9,81 м/с2), применяется почти к любому судну, независимо от места размещения груза, остойчивости и условий загрузки судна, времени года и района плавания.

Метод, однако, не только не принимает во внимание отрицательное влияние углов, под которыми крепления соединяются с грузовым местом, и неоднородное распределение нагрузок между деталями крепления, но и положительный эффект трения.

Недостатки данного метода:

Опыт показывает, что данный метод даёт надёжные результаты при небольшом количестве найтовов, распорок и др. устройств как это обычно бывает при равномерном распределении нагрузок.

Уменьшение эффективности средств крепления грузов, связанное с тем, что найтовы расположены под определёнными углами, компенсируется дополнительным, удерживающим грузовое место, эффектом трения, при выполнении условия, что вертикальные найтовы, расположены под углом, не превышающем 60°, а горизонтальные - под углом, не превышающем 30°, при этом трение между грузовым местом и палубой увеличивается с помощью сепарационного или подобного материала.

При отклонении от указанных выше условий, необходимо увеличить количество используемого крепёжного материала.

Так как данная методика не учитывает воздействие продольных сил, необходимо также обеспечить наличие держащих сил в продольном направлении с помощью продольных составляющих держащих сил поперечных найтовов и/или сил трения.

3.4Расчётный метод

3.4.1 Оценка внешних сил

Внешние силы, воздействующие на грузовое место в продольном, поперечном и вертикальном направлениях, получаются из формулы:

			F (x,y,z) = m. a (x,y,z) + Fw(x,y) + Fs(x,y) , где:
F (x,y,z)	- продольные, поперечные и вертикальные силы
m	- масса места
a (x,y,z)	- продольное, поперечное и вертикальное ускорение (см. табл. 5.2)
Fw(x,y)	- продольная и поперечная сила ветрового давления
Fs(x,y)	- продольная и поперечная сила удара волн
Таблица 2 - Основные данные ускорений
						2						Прод. ускорение
			Поперечное ускорение ау, м/с									ах, м/с2
Верх палубы		7.1	6.9	6.8	6.7	6.7	6.8		6.9	7.1	7.4	3.8
Низ палубы		6.5	6.3	6.1	6.1	6.1	6.1		6.3	6.5	6.7	2.9
Твиндек		5.9	5.6	5.5	5.4	5.4	5.5		5.6	5.9	6.2	2.0
Внизу трюма		5.5	5.3	5.1	5.0	5.0	5.1		5.3	5.5	5.9	1.5
				Вертикальное ускорение аz, м/с2
		7.6	6.2	5.0	4.3	4.3	5.0		6.2	7.6	9.2

Наставление по креплению грузов

т/х Kirsten стр. 34

Примечания:

Приведенные величины поперечных ускорений включают составляющие сил тяжести, килевой качки и подъема судна на волне, параллельно палубе. Приведенные величины вертикальных ускорений не включают составляющую статического веса.

Основные данные ускорений рассматриваются применимыми в следующих условиях эксплуатации:

1.Неограниченный район плавания;

2.Любое время года;

3.Продолжительность рейса – 25 дней;

4.Длина судна (L) – 100 м;

5.Эксплуатационная скорость – 15 узлов;

6.Отношение B/GM 13. (B - ширина судна, GM – метацентрическая высота).

При эксплуатации судна в ограниченном районе плавания может предусматриваться снижение этих величин, принимая также во внимание сезон года и продолжительность рейса.

Для судов, длина которых отличается от 100 м и скорость которых отличается от 15 узлов, величины ускорений корректируются коэффициентом, приведенным в табл. 3.

Таблица 3 - Коэффициент корректуры ускорений в зависимости от длины и скорости судна

	Длинна (м)	50		60	70	80		90	100	120		140
Скорость (уз.)
6		1,06		0,95	0,88	0,80		0,74	0,70	0,61		0,54
9		1,20		1,09	1,00	0,92		0,85	0,79	0,70		0,63
12		1,34		1,22	1,12	1,03		0,96	0,90	0,79		0,72
15		1,49		1,36	1,24	1,15		1,07	1,00	0,89		0,80
Дополнительно, для судов, соотношение B/GM у которых менее 13, величины
поперечных ускорений исправляются коэффициентом, приведенным в табл. 5.4.
Таблица 4 - Коэффициент корректуры при B/GM 13
	B/GM			7	8			9	10			11		12		13 и более
	верх палубы			1,56	1,40			1,27	1,19			1,11		1,05		1,00
	низ палубы			1,42	1,30			1,21	1,14			1,09		1,04		1,00
	твиндек			1,26	1,19			1,14	1,09			1,06		1,03		1,00
	трюм			1,15	1,12			1,09	1,06			1,04		1,02		1,00

Следует соблюдать нижеследующие предосторожности:

В случае резонансной качки с амплитудой более +30°, величины поперечных ускорений могут быть больше, указанных в таблицах. Для устранения резонанса должны быть приняты эффективные меры.

В случае следования с высокой скоростью против волнения, при появлении слемминга, величины продольных и вертикальных ускорений могут быть больше, указанных в таблицах. Следует предусмотреть соответствующее снижение скорости.

В случае следования на большом попутном волнении судна, остойчивость которого не на много превышает минимально допустимую, следует ожидать большую

Наставление по креплению грузов

т/х Kirsten стр. 35

амплитуду бортовой качки с величинами поперечных ускорений более приведенных в таблицах. Следует предусмотреть изменение курса.

Силы от воздействия ветра и волн на груз, расположенный на верхней палубе учитываются упрощенно следующим образом:

сила давления ветра =	1 кН/м²
сила ударов волн =	1 кН/м²

Удары волн могут вызывать силы, превышающие вышеуказанную величину. Эта величина рассматривается как оставшаяся неизбежная сила, после того, как были приняты все соответствующие меры по предотвращению ударов волн о палубный груз.

Силы ударов волн применяются к высоте до 2 м палубного груза выше верхней палубы или люковых крышек.

Врейсах с ограниченным районом плавания силой ударов волн можно пренебречь. 3.4.2 Уравнения для расчётов сил и моментов Расчеты равенства предпочтительнее выполнить для:

скольжения груза в направлении бортов судна;

опрокидывание груза в направлении бортов судна;

скольжение груза в направлении нос – корма судна в условиях снижения трения.

Вслучае симметричного расположения устройств крепления достаточно произвести соответствующие расчеты в отношении одного направления.

3.4.3 Скольжение в поперечном направлении.

Этот расчет должен отвечать следующим условиям (см. также рис.5.1):

	Fy m g + CS1 f1 + CS2 f2+ ...	+ Csn fn , где
n	- количество найтовов
Fy	- поперечная сила, (кН)

- коэффициент трения,

( = 0,3 для сталь – дерево или сталь - резина); ( = 0,1 для сухих сталь - сталь); ( = 0,0 для мокрых сталь - сталь);

m - масса грузового места (т);

g - ускорение силы тяжести 9,81 м/с²;

CS - расчетная прочность поперечных крепежных деталей, (кH);

f - функция и вертикального угла крепления (см. таблицу 5.5).

Наставление по креплению грузов

т/х Kirsten стр. 36

Рис.2 Равенство поперечных сил и моментов

Вертикальный угол крепления более 600 снизит эффективность этого конкретного крепежного устройства в отношении скольжения грузового места. Следует предусматривать возможность не учитывать эти устройства в уравнении сил, если необходимая нагрузка не вызывается большой вероятностью опрокидывания или надежным предварительным напряжением крепежной детали с включенным устройством для поддержания напряженного состояния в ходе всего рейса.

Любой горизонтальный угол крепления, т.е. отклонение от поперечного направления, не должен превышать 300, в противном случае, следует рассмотреть возможность исключения этой крепежной детали из уравнения поперечного скольжения.

Тблица 5 - Величина f как функция и

	-300	-200	-100	00	100	200	300	400	500	600	700	800	900
0.3	0.72	0.84	0.93	1.00	1.04	1.04	1.02	0.96	0.87	0.76	0.62	0.47	0.30
0.1	0.82	0.91	0.97	1.00	1.00	0.97	0.92	0.83	0.72	0.59	0.44	0.27	0.10
0.0	0.87	0.94	0.98	1.00	0.98	0.94	0.87	0.77	0.64	0.50	0.34	0.17	0.00

Примечание: f = sin +cos

Наставление по креплению грузов

т/х Kirsten стр. 37

3.4.4 Опрокидывание в поперечном направлении.

Этот расчет должен отвечать следующим условиям (см. также рис. 2): Fy a b m g + CS1 c1 + CS2 с2 + ... + Csn cn , где

Fy, m, g, CS, n - как объяснено в п. 7.2.1;

a- плечо опрокидывания (м) (см. рис. 2);

b- плечо остойчивости (м) (см. рис. 2);

c- плечо силы удержания (м) (см. рис. 2).

3.4.5 Продольное скольжение.

В обычных условиях, поперечные устройства крепления обеспечивают достаточную составляющую усилия для предотвращения продольного скольжения. Если существует сомнение, следует проверить, выполняются ли следующие условия:

Fx (m g - Fz) + CS1 f1 + CS2 f2 + ...

+ CSn fn, где

Fx - продольная сила от нагрузки, (кН)

, m, g, f, n - как объяснено в п. 3.4.3

Fz - вертикальная сила от нагрузки, (кН)

CS - расчетная прочность продольных крепежных деталей, (кН)

Примечание: Продольные составляющие поперечных крепежных деталей не должны приниматься более, чем 0.5 CS.

В приведенной формуле эффект трения уменьшается за счёт вертикального ускорения когда вертикальное рыскание и вращение вокруг продольной судовой оси направлены вверх. Значения CSn и fn такие же как и при расчёте поперечного скольжения. Они уменьшены на 50%. Однако результат такого расчёта не является удовлетворительным, если горизонтальный угол найтовов менее 30° (с отклонениями в значении углов: макс. - 10° и миним. - 5 40 25 ). В таком случае требуется установка дополнительных найтовов.

Наставление по креплению грузов

т/х Kirsten стр. 38

Расчётный метод: Пример расчета4

Судно: L = 120,0 м; B = 20 м; GM = 1,4 м; скорость = 15,0 узлов Груз: m = 62,0 т; размеры (длина ширина высота) = 6 4 4 м; Расположен: 0,7L на палубе, внизу

Крепежный материал:
Стальной трос:			разрывное усилие = 125		кН, MSL = 100 кН;
Скобы, талрепы, рымы:			разрывное усилие = 180		кН , MSL = 90 кН;
Груз установлен на пиломатериалы:				= 0.3, CS = 90/1,5 = 60 кН;
Устройства крепления:
Борт	n	CS		f		c
Правый	4	60 кН	400	0,96		-
Левый	2	60 кН	400	0,96		-
Левый	2	60 кН	100	1,04		-

Внешние силы:

F(x,y,z) = m * a(xyz) + Fw(xy)

Fx = 2,9 * 0,89 * 62 + 16 + 8 = 184 кН

Fy = 6,3 * 0,89 * 62 + 24 + 12 = 384 кН

Fz = 6,2 * 0,89 * 62 = 342 кН

Баланс сил (правый борт):

Fy .m.g + CS1f1 + CS2f2 + ... + CSnfn

384	< 0,3 * 62 * 9,81 + 4 * 60 * 0,96
384	< 412	OK!

Баланс сил (левый борт):

Fx .m.g + CS1f1 + CS2f2 + ... + CSnfn

384	< 0,3 * 62 * 9,81 + 2 * 60 * 0,96 + 2 * 60 * 1,04
384	< 422	OK!

Баланс моментов:

Fy.a b.m.g + CS1c1 + CS2c2 + ... + CSncn

384 * 1,8 < 2 * 62 * 9,81 691 < 1216 не переворачивается, даже без найтовов!

Толкование "Метода определения эффективности средств крепления для нестандартных грузов "

1)Исключение возможности применения приведённого метода к тяжеловесным грузам как перевозимым в соответствии с требованиями раздела 1.8 Кодекса НГ, вызвано необходимостью учитывать особенности крепления и размещения грузов в зависимости о ожидаемых погодных условий. Такое исключение не

4 В представленном примере найтовы заведены за рым, расположенный на комингсе трюма и, также, за угловой рым закреплённый за палубу. Приведённая схема крепления позволяет эффективно крепить груз за люковые закрытия, комингс трюма и судовые кнструкции. Но такая схема не может считаться эффективной без учёта максимальной допустимой нагрузки люковых закрытий, а также их горизонтальной устойчивости, равно как и устройчивости комингса трюма.

Наставление по креплению грузов

т/х Kirsten стр. 39

означает однако ограничение возможности применения данного метода к грузам, размеры и вес которых не превышают определённых значений.

2)Значения ускорений, приведённые в таблице 2, в сочетании с поправочными коэффициентами, являются максимальными значениями, рассчитанные для 25-ти дневного рейса. Это однако не означает, что максимальные ускорения в осях x, y

иz возникают одновременно. В общем, можно принять, что максимальные поперечные ускорения будут возникать вместе с максимальными продольными и вертикальными ускорениями с вероятностью около 60%. Возможность одновременного возникновения продольных и вертикальных ускорений выше так как и то и другое возникает под воздействием одних и тех же элементов движения судна - вращения вокруг продольной судовой оси и вертикального рыскания.

3)Расчётный метод использует принцип "ошибки в безопасную сторону". Что можно явно проследить по характеру изменения поперечного ускорения, которое увеличивается в носу и корме и, таким образом, показывает влияние поперечных составляющих одновременно действующих вертикальных ускорений. Таким образом, не представляется необходимым рассматривать вертикальные ускорения по отдельности в балансе с поперечными силами и моментами. Такие одновременно действующие вертикальные ускорения значительно увеличивают вес грузового места и, таким образом, увеличивают трение, а также момент поддержания. Поэтому, при возникновении крена, при таких условиях, не возникает увеличения силы гравитации.

При рассмотрении продольной устойчивости ситуация иная. Наихудшим случаем будет максимальное значение силы Fx, действующей одновременно с сильным уменьшением веса грузового места силой Fz.

4)Значение коэффициента трения, используемого в данном методе, несколько уменьшено по сравнению с подобными, приводимыми в некоторых изданиях. Причиной являются множественные факторы, связанные с особенностями перевозки груза на судне – влага, пыль, вибрация судна и т.п.

Существует ряд материалов, применяемых в качестве сепарации, способствующих значительному увеличению трения. Опыт использования таких материалов может позволить применять дополнительные поправки при использовании метода.

5)Принцип расчёта сил, возникающих в системах крепления должен в любом случае учитывать следующее для каждого элемента:

-возможность удлинения (эластичность)

-геометрические характеристики (углы, длинну)

-преднатяжение

Такой подход потребовал бы большого объёма информации, а также комплексных расчётов, а результат, всё равно был бы ненадёжный по причине сомнительных начальных параметров.