3.Составление предварительного грузового плана

3.1 Расчет грузоподъемности судна

Зная осадку по зимнюю грузовую марку,

по гидростатическим таблицам определяем водоизмещение

т

Грузоподъемность судна Р_гр в заданном рейсе рассчитывается по формуле:

Р_гр = ,

Минимальное количество обязательного груза определяется в зависимости от величины его удельного погрузочного объема .

Для   4,0 - Р_об = 1000 т;

4,0    3,0 - Р_об = 2000 т;

3,0    2,5 - Р_об = 2500 т;

2,5    2,0 - Р_об = 3000 т;

  2,0 - Р_об = 5000 т.

где Δ_гм – определяется по таблице гидростатических элементов, по величине соответствующей осадки;

Δ_п - водоизмещение порожнем величина постоянная дана в информации об остойчивости.

Р_з – количество запасов «на отход»;

Р_эк - масса экипажа, провизии и снабжения «на отход», выбирается из типового случая нагрузки.

3.2 Определение факультативных грузов

В качестве факультативного может быть выбран любой из грузов, приведенных в Приложении Б, включая обязательный груз, а также рыбий жир, рыбная мука, топливо, смазочное масло и пресная вода.

Масса факультативных грузов рассчитывается по формуле

Р_ф = Р_гр - Р_об,

Р_ф = 8485 – 2746,25 =5738,75 т

где Р_об – минимальное количество обязательного груза – определяется в зависимости от величины его удельного погрузочного объема.

W_тр = 13326 м; W_об = Р_об* _об

W_об = 2746,25 м³

Объем грузовых помещений для размещения факультативных грузов W_ф рассчитывается по формуле

W_ф = W_тр - W_об ; W_ф = 13326 – 3570 = 9756 м³.

_ф = W_ф / Р_ф ; _ф = м³/т

где W_тр – суммарная вместимость всех грузовых помещений (объем трюмов),

W_об = Р_об* _об – объем трюмов, необходимый для размещения минимального количества обязательного груза.

Минимальный удельный погрузочный объем факультативного груза определится выражением _ф = W_ф / Р_ф. Если рассчитанное значение _ф  1,3 м³/т, то принимается _ф = 1,3 м³/т, поскольку полное заполнение трюмов более тяжелым грузом недопустимо по условию обеспечения местной прочности.

Из таблицы грузов, выбирается совместимый с основным груз, имеющий большее по сравнению с _ф значение удельного погрузочного объема. В этом случае, грузовые трюма будут заполнены основным и факультативным грузом, а остаток грузоподъемности можно выбрать жидким грузом.

Количество и вид перевозимого груза.

Наименование	μ м^3/т	Масса груза т.
Табак (Обязательный)	3.3	2114.5 т
Сахар (Факультативный)	1.3	4883.1 т
Тяжелое Топливо (Факультативный)		1211.6 т
Дизельное топливо (Факультативный)		283.1 т
Итого груза на борту:		8492.3 т

Грузовой план

Трюм 4 Трюм 3 Трюм 2 Трюм 1

Рыба охлажденная

2162,3т

Рыба

охлажденная

2208,2т

Рыба

охлажденная

1932,3т

Рыба соленая

1995.3т

Размещение груза в грузовых помещениях.

Помещение	Вид груза	Р,т	Z,м	Mz, тм	X, м	Mx, тм
Трюм 1 низ	Рыба соленая	559,2	3,78	2113,78	40,86	22848
Трюм 1 середина	Рыба соленая	616,1	7.21	4442,08	41,73	25709,85
Трюм 1 верх	Рыба соленая	820,0	11,46	9397,20	41,88	34341,60
Трюм 2 низ	Рыба охлажденная	655,9	3,73	2446,51	22,43	14711,84
Трюм 2 середина	Рыба охлажденная	609,4	7,18	4375,49	23,03	14034,48
Трюм 2 верх	Рыба охлажденная	667,0	11,42	7617,14	22,97	15320,99
Трюм 3 низ	Рыба охлажденная	790,0	3,69	2915,10	-4,46	-3523,4
Трюм 3 середина	Рыба охлажденная	680,6	7,18	4886,71	-4,10	-2790,46
Трюм 3 верх	Рыба охлажденная	737,6	11,42	8423,39	-4,65	-3429,84
Трюм 4 низ	Рыба охлажденная	734,7	3,72	2733,08	-24,37	-17904,64
Трюм 4 середина	Рыба охлажденная	678,8	7,18	4873,78	-24,93	-16922,48
Трюм 4 верх	Рыба охлажденная	748,8	11,42	8551,30	-24,87	-1622,66
Всего груза		8298,1		62775,56		63774,19

Расположение наливного факультативного груза в танках.

Наименование			P, т		Z, м от ОЛ		Mz , тм		Х, м от мид.		Mx, тм		Поправ.
Дизельное топливо
Танк 2.1*** ПрБ	50…178	186,9		3,53		659,76		8,42		1573,70		504
Итого:		186,9		3,53		659,76		8,42		1573,70		504

Расчет водоизмещения, координат центра тяжести и посадки судна на «Отход» и на «Приход»

Случай нагрузки (отход).

Наименование	P, т	Z, м от ОЛ	Mz , тм	Х, м от мид.	Mx, тм
Судно порожнем	7261,9	10,09	73307	-13,82	-100383
Экипаж, провизия, снабжение	16,3		301		-745
Судовые запасы	661,8		6300,26		-32306,11
Груз в трюмах	8298,1		62775,56		63774,19
Груз в танках	186,9		659,76		1573,70
Водоизмещение	16425	8,73	143343,58	-4,14	-68086,22
Поправка на запасы, тм			133
Поправка на наливной груз, тм			504
Всего поправка, тм			637
Момент Mz расчетный, тм			143980,58
ЦМ судна Zg расчетный, м			8,76
ЦМ судна Zg допустимый, м			9,26
Аппликата метацентра Zm , м			9,33
МЦВ Без поправки h0=Zm-Zg, м			0,57
Поправка dh			0,04
Исправленая МЦВ h=h0-dh, м			0,53
Осадка средняя			7,83
Осадка носом			6,66
Осадка кормой			9,10
Дифферент			-2,44

Расчеты на отход:

Расчетный (с учетом поправки на свободные поверхности) статический момент водоизмещения относительно основной плоскости М_z находится по формуле

М_z = М_z0 + М_z.

Расчетная аппликата центра тяжести судна z_gнаходится

Допустимая аппликата центра тяжести судна z_{g доп} определяется по таблице допустимых возвышений центра массы судна, по водоизмещению  и дифференту D_f судна.Дифферент судна определяется по формуле

D_f = ,

где x_c и М_1м – абсцисса центра величины и момент, дифферентующий на 1 метр – выбираем из таблицы гидростатических элементов и они равны:

Х_С= -1.244м

М_1м = 19508,6

Если расчетная аппликата центра тяжести судна больше допустимой (z_g  z_{g доп}), то остойчивость судна не обеспечена.

В следующую строку вносится аппликата метацентра Z_m, выбираемая из таблицы гидростатических элементов.

Метацентрическая высота (МЦВ) h₀ без учета влияния свободных поверхностей жидких грузов рассчитывается по формуле.

h₀ = Z_m – Z_g =9.33 -8,76 =0,57м

Поправка к МЦВ:

Исправленная МЦВ :

Осадка носом d_н, осадка кормой d_к и осадка средняя d_ср рассчитываются по формулам

где d– осадка по грузовому размеру, выбирается из таблицы гидростатических элементов по величине водоизмещения:

d=7.93 м

L= 142 м – длина между перпендикулярами, приведена в Приложении В;

x_f – абсцисса центра тяжести площади ватерлинии, выбирается из таблицы гидростатических элементов:

X_f = -2.83 м

Случай нагрузки (приход).

Наименование	P, т	Z, м от ОЛ		Mz , тм		Х, м от мид.		Mx, тм
Судно порожнем	7261,9	10,09		73307		-13,82		-100383
Экипаж, провизия, снабжение	11.5			223				-476
Судовые запасы	173,4			1950,21				-9813,16
Груз в трюмах	8298,1			62775,56				63774,19
Груз в танках	186,9			659,76				-1573,70
Водоизмещение	15931,80	8,76		138915,53		-2,85		-45384,27
Поправка на запасы, тм					76
Поправка на наливной груз, тм					504
Всего поправка, тм					580
Момент Mz расчетный, тм					139495,53
ЦМ судна Zg расчетный, м					8,76
ЦМ судна Zg допустимый, м					9,30
Аппликата метацентра Zm , м					9,32
МЦВ Без поправки h0=Zm-Zg, м					0,56
Поправка dh					0,04
Исправленая МЦВ h=h0-dh, м					0,52
Осадка средняя					7,71
Осадка носом					7,06
Осадка кормой					8,39
Дифферент					-1,33

Расчеты на приход:

Расчетная аппликата центра тяжести судна z_gнаходится:

м

Дифферент судна определяется по формуле:

D_f = ,

где x_c и М_1м – абсцисса центра величины и момент, дифферентующий на 1 метр – выбираем из таблицы гидростатических элементов и они равны:

Х_С= -1.22м

М_1м = 18918,6

Если расчетная аппликата центра тяжести судна больше допустимой (z_g  z_{g доп}), то остойчивость судна не обеспечена.

В следующую строку вносится аппликата метацентра Z_m, выбираемая из таблицы гидростатических элементов.

Метацентрическая высота (МЦВ) без поправки:

h₀ = Z_m – Z_g =9.32 -8.76 =0.56 м

Поправка к МЦВ:

Исправленная МЦВ :

Осадка носом d_н, осадка кормой d_к и осадка средняя d_ср рассчитываются по формулам

где d– осадка по грузовому размеру, выбирается из таблицы гидростатических элементов по величине водоизмещения:

d=7.73 м

L= 142 м – длина между перпендикулярами, приведена в Приложении В;

x_f – абсцисса центра тяжести площади ватерлинии, выбирается из таблицы гидростатических элементов:

X_f = -2.38 м

Проверка грузового плана

Загрузка и бункеровка судна должна производится всегда так, чтобы были обеспечены следующие значения параметров посадки:

- статический крен должен отсутствовать;

- дифферент должен быть на корму;

- средняя осадка в морской воде не должна превышать осадку по действующую грузовую марку;

- при плавании в ледовых условиях средняя осадка не должна превышать 8,0 м (из условия расположения ледового пояса корпуса судна);

- чтобы избежать ударов носовой части днища о воду, рекомендуется иметь осадку носом не менее 3,4 м;

- для обеспечения наименьшей потери скорости на волнении и предотвращения перегрузки двигателя из-за недостаточного погружения гребного винта, рекомендуется иметь осадку кормой не менее 5,7 м;

- для обеспечения требований к аварийной посадке судна осадка кормой не должна превышать 9,8 м.

Проверка грузового плана на ОТХОД

Расчетное значение	Допустимое значение	Выполнение
Остойчивость
Zg = 8,76 м k^* = 2,7	≤ 9,26 м ≥ 1	Выполняется Выполняется
Посадка
dн = 6,66 м dк = 9,10 м dср = 7,83 м dк авар = 8,79 м Df = -2,44 м	≥ 3,40 м ≥ 5,70м ≤ 7,88 м ≤ 9,80 м < 0	Выполняется Выполняется Выполняется Выполняется Выполняется
Прочность
q2 пал =2,44 т/м^2; 1,94 т/м^2 q3 пал =2,31 т/м^2; 1,76 т/м^2 q в.д. =2,31 т/м^2; 1,76 т/м^2	< 2.56 т/м^2 < 2.33 т/м^2 <2,32 т/м^2	Выполняется Выполняется Выполняется
MDW =49199,50 тм	- общая продольная прочность обеспечена

Проверка грузового плана на ПРИХОД

Расчетное значение	Допустимое значение	Выполнение
Остойчивость
Zg = 8,76 м k^* = 2,73	≤ 9,26 м ≥ 1	Выполняется Выполняется
Посадка
dн = 7,06 м dк = 8,39 м dср = 7,71 м dк авар = 8,39 м Df = -1,37 м MDW=37848,52	≥ 3,40 м ≥ 5,70м ≤ 7,93 м ≤ 9,80 м < 0 Общая продольная прочность обеспечена	Выполняется Выполняется Выполняется Выполняется Выполняется

Остойчивость судна

Остойчивость судна считается обеспеченной, если выполняются общие и дополнительные требования, приведенные в Правилах Российского Морского Регистра Судоходства.

Общие требования к остойчивости

1. Критерий погоды К, выражающий отношение плеча опрокидывающего момента l_c к плечу кренящего момента от шквала l_v должен быть не менее 1,0

К =  1,0;

2) Начальная метацентрическая высота с поправкой на влияние свободной поверхности жидкостей в танках должна быть не менее 0,15 м

h  0,15 м;

3) Максимальное плечо диаграммы статической остойчивостидолжно быть не менее 0,20 м

l_max  0,20 м;

4. Угол максимума диаграммы статической остойчивости должен быть не менее 30

_m  30;

4. Угол заката диаграммы статической остойчивости должен быть не менее 60

_v  60 (без обледенения),

_v 55(с обледенением).

Дополнительное требование

(как для судна, имеющего отношение ширины к осадке больше 2,5)

Остойчивость по критерию ускорения К^ считается приемлемой, если в рассматриваемом состоянии нагрузки расчетное ускорение_расч(в доляхg) не превышает допустимого значения, т.е. выполняется условие:

К^ =  1,0.

Расчетные параметры остойчивости должны быть не менее требуемых в течение всего рейса.

Остойчивость судна проверяется “на отход” и “на приход” сравнением расчетного возвышения центра масс судна с допустимым. Если расчетное значение z_g не превосходит z_{g доп}, то остойчивость судна соответствует требованиям Регистра по всем Основным требованиям. Величина z_{g доп} выбирается из таблицы допустимых центров масс судна из столбца “По аварийной остойчивости” по величине водоизмещения и дифферента.

Сравнивая расчетные и допустимые значения возвышения центра масс, делаются соответствующие выводы.

Для проверки остойчивости по дополнительному требованию необходимо произвести расчет критерия ускорения К^. Величина расчетного значения ускорения определяется по формуле.

_расч = 1,1_*10^-3_*В_*m²_*_r,

где _r - амплитуда качки в градусах, определяется по диаграмме “Амплитуда бортовой качки”.

m = - нормируемая частота собственных колебаний судна;

h₀ = z_m – z_g0 - начальная поперечная метацентрическая высота без поправки на свободные поверхности;

m₀ - коэффициент, определяемый по Приложению М в зависимости от , = - объемное водоизмещение судна.

Рассчитав последовательно формулы получим:

«на отход»

h₀= 9,33 – 8,76 = 0,57 м

=

m₀ = 0,34

m =

α_расч = 1,1·10^-3·22,2·0,45²·21.5 = 0,11

К^* =

«на приход»

Рассчитывается по вышеперечисленным формулам с использованием параметров на приход.

h₀= 9,32 – 8,76 = 0,56 м

=

m₀ = 0,34

m =

α_расч = 1,1·10^-3·22,2·0,45²·21.3 = 0,11

К^* =

Значения которые получаются после расчета формул «на отход» и «на приход» удовлетворяют дополнительному требованию к остойчивости.

Прочность судна

Местная прочность проверяется по величине удельной нагрузки на палубу в каждом грузовом помещении.

Удельная нагрузка на палубу q определяется выражением

q =,

где h_гр - высота штабеля груза в грузовом помещении;  - удельный погрузочный объем груза. Если грузовое помещение заполнено полностью, то высота груза в нем h_гр равна высоте помещения h_тр

h_гр = h_тр.

Расчеты удельной нагрузки на палубу:

2-я палуба (допустимая нагрузка q = 2.56 т/м²)

q₁ =

q₂ =

3-я палуба (допустимая нагрузка q = 2.33 т/м²)

q₁ =

q₂ =

Второе дно (допустимая нагрузка q = 2.32 т/м²)

q₁ =

q₂ =

Рассчитанная удельная нагрузка в каждом помещении сравнивается с допустимой нагрузкой, приведенной в Приложении И.

Общая продольная прочность корпуса судна проверяется сравнением расчетного момента от сил дедвейта относительно плоскости мидель-шпангоута M_DW с допустимым моментом. Величина M_DW определяется как половина суммы моментов масс, составляющих дедвейт

M_DW = (P_{i *} x_i)/2

где P_i, x_i– масса и абсолютная величина абсциссы i-той статьи дедвейта, соответственно.

В Приложении Р представлена Диаграмма контроля общей прочности. На оси абсцисс диаграммы откладывается величина водоизмещения судна; полученная точка сносится вниз параллельно линиям Диаграммы до уровня, соответствующего дифференту судна; через полученную точку проводится линия, перпендикулярная к горизонтальной оси Диаграммы до уровня, соответствующего расчетному значению момента дедвейта. Если полученная точка находится между линиями “Опасно – перегиб в рейсе” и “Опасно – прогиб в рейсе”, то общая продольная прочность при данном состоянии нагрузки обеспечена. Если нет – у судна опасный прогиб или перегиб корпуса и необходимо перераспределить запасы или груз.

M_DW =

Войдя с этим значением в Приложение 11 получим, что достаточная прочность корпуса судна обеспечена.