Практическая работа №5
Тема: Распределение грузов с учетом общей продольной прочности судна и дифферента судна.
Цель: Освоить метод проверки общей продольной прочности судна и использовать его при распределении грузов.
Теоретические сведения
В судовых условиях контроль прочности корпуса осуществляется расчетным методом и при помощи приборов. Проверка общей продольной прочности аналитическим методом производится в следующей последовательности:
Рассчитывается составляющая изгибающего момента от веса порожнем:
M0 = K0 ∙ Δп ∙ L, тм,
К0 – коэффициент, равный 0,100 - для грузовых судов с силовой установкой в средней части;
К0 = 0,126 - для грузовых судов с силовой установкой в корме;
К0 = 0,0975 - для грузопассажирских судов с силовой установкой в средней части;
Δп – весовое водоизмещение судна порожнем;
L – длина судна, м.
Рассчитывается составляющая изгибающего момента на миделе МDW от сил дедвейта как арифметическая полусумма моментов носовых и кормовых грузов относительно миделя. Для этого составляется таблица вида:
Таблица 1.
№ п/п |
Название помещения |
Масса груза Рi, т |
Плечо до миделя Хi, м |
Момент MХi, тм |
1 |
Помещение №1 |
Р1 |
Х1 |
Р1 ∙ Х1 |
2 |
Помещение №2 |
Р2 |
Х2 |
Р2 ∙ Х2 |
… |
||||
n |
Помещение №n |
Рn |
Хn |
Рn ∙ Хn |
Сумма по носовым помещениям |
ΣPiF |
|
ΣMF = Σ(РiF ∙ Хi) |
|
Сумма по кормовым помещениям |
ΣPiA |
|
ΣMA =(|Σ РiA ∙ Хi|) |
Xi – Расстояние от миделя до центра тяжести помещения, м. Xi положительно, если помещение расположено в нос от миделя и отрицательно, если в корму.
Pi – Вес груза в помещении, т.
Суммы по кормовым помещениям берутся по абсолютному значению, т.е. знак «–» отбрасывается.
МDW = 0,5∙( ΣМF + ΣМA + ΣМЗАП), тм.
DW = ΣPiF + ΣPiA + PЗАП, т,
PЗАП – вес запасов топлива, масла, воды, т;
ΣМЗАП – статический момент запасов топлива, масла, воды, взятый по абсолютному значению.
Рассчитывается составляющая изгибающего момента на миделе от сил поддержания:
МСП = –КСП ∙ Δ ∙ L,
КСП = 0,0895∙δ + 0,0315 – коэффициент, зависящий от полноты корпуса судна;
δ – коэффициент общей полноты;
Δ – весовое водоизмещение судна в грузу, т.
Δ = Δ0 + DW, т.
Определяется величина фактического изгибающего момента на тихой воде в миделевом сечении:
МТВ = М0 + МDW + МСП
Если момент получится положительным, то судно испытывает прогиб, а если отрицательный – перегиб на тихой воде.
Рассчитывается нормативная величина изгибающего момента на тихой воде по формуле:
МДОП = К0 ∙ W0, тм,
W0 – базисный минимальный момент сопротивления, см3 поперечного сечения корпуса,
W0 = Cп ∙ В ∙ L2 ∙ (δ + 0,7) ∙ φ,
Cп = 10,75 – ((300 – L)/100)3/2,
φ – численный коэффициент, определяемый по методике Регистра, для практических расчетов можно принимать φ = 1;
К0 – коэффициент, тм/см3, принимаемый для сухогрузных, промысловых, пассажирских судов:
- К0 = 0,0075 тм/см3 при прогибе (МТВ > 0);
- К0 = 0,008 тм/см3 при перегибе (МТВ < 0).
На последнем этапе производится проверка изгибающего момента на тихой воде. Величина фактического изгибающего момента на тихой воде должна быть не более нормативной величины изгибающего момента на тихой воде:
|МТВ| ≤ МДОП,
где МТВ берется без учета знака.
Чтобы вышеуказанное условие, в итоге, выполнилось, необходимо решить обратную задачу, т.е. задаться фактическим изгибающим моментом на тихой воде и на его основании определить статические моменты носовой и кормовой групп грузовых помещений. Далее, зная вместимости этих помещений, пропорционально рассчитать количество грузов в них. И только после этого начинать погрузку.
При любом изменении нагрузки судна, сначала выполняется расчет. Если расчеты показывают, что будущее состояние нагрузки безопасно, а так же безопасны все ее промежуточные этапы изменения, то можно приступать к работе.
В данной работе решим обратную задачу, усложнив ее расчеты учетом требуемого дифферента.
Пример решения практической работы №5.
1. Исходные данные.
Наименование |
Обозначение |
Размерность |
Значение |
|
Длина судна |
L |
м |
134,12 |
|
Ширина судна |
B |
м |
19,81 |
|
Судно порожнем |
Весовое водоизмещение |
Δ0 |
т |
5048 |
Абсцисса ЦТ |
Xg0 |
м |
-7,03 |
|
Принимаемый груз |
Рг |
т |
9800 |
|
Запасы топлива, масла, воды |
Масса |
Pзап |
т |
835 |
Абсцисса |
Xзап |
м |
-42,5 |
|
Требуемый дифферент |
Df |
см |
-30 |
2. Определение изгибающего момента на тихой воде.
Весовое водоизмещение судна в грузу: Δ = Δ0 + Рг + Pзап = 5048 + 9800 + 835 = 15683 (т).
Коэффициент Cп:
Cп = 10,75 – ((300 – L)/100)3/2 = 10,75 – ((300 – 134,12)/100)3/2 = 8,613
Базисный минимальный момент сопротивления:
W0 = Cп ∙ В ∙ L2 ∙ (δ + 0,7) ∙ φ = 8,613 ∙ 19,81 ∙ 134,122 ∙ (0,75 + 0,7) ∙ 1 = 4,45∙106 (см3),
где δ = 0,75 – по таблице 2 приложения при Δ = 15683 т.
Допускаемый изгибающий момент:
МДОП = К0 ∙ W0 = 0,008 ∙ 4,45∙106 = 35600 (тм).
Примем изгибающий момент на тихой воде
МТВ = 0,5∙ МДОП = 0,5∙35600 = 17800 (тм).
3. Определение суммы моментов масс груза носовой и кормовой половины.
Коэффициент КСП = 0,0895∙δ + 0,0315 = 0,0895∙0,75 + 0,0315 = 0,0986
Изгибающий момент на миделе от сил поддержания:
МСП = –КСП ∙ Δ ∙ L = -0,0986 ∙ 15683 ∙ 134,12 = -207396 (тм)
Изгибающий момент от веса порожнем:
M0 = K0 ∙ Δ0 ∙ L = 0,126 ∙ 5048 ∙ 134,12 = 85307 (тм).
Момент от дедвейта:
МDW = МТВ - М0 - МСП = 17800 - 85307 - (-207396) = 139889 (тм).
Момент суммы масс груза носовой и кормовой половины:
ΣМгр =ΣМF + |ΣМA| = |2∙МDW| - |ΣМЗАП| = 2 ∙ МDW - |Xзап∙Рзап| = 2 ∙ 139889 - 42,5∙835 = 135126 (тм).
4. Определение оптимального дифферентующего момента.
ΣМдиф = ΣМF + ΣМA = Δ∙Xc – Δ0∙Xg0 - Xзап∙ Рг + Df∙M1см =
= 15683∙(-3,98) - 5048∙(-7,03) - 835∙(-42,5) + (-30)∙197 = 2647 (тм)
5. Определение моментов веса грузов в носовой и комовой половинах.
Момент носовой половины: ΣМF = 0,5∙(ΣМгр-ΣМдиф) = 0,5∙(135126-2647) = 66240 (тм).
Момент кормовой половины: ΣМА = ΣМдиф + ΣМF = 2647 - 66240 = -63593 (тм).
Приложение к практической работе №6
Таблица 1. Общие сведения о судне
Наименование |
Обозначение |
Размерность |
Значение |
|
Длина судна |
L |
м |
134,12 |
|
Ширина судна |
B |
м |
19,81 |
|
Судно порожнем |
Весовое водоизмещение |
Δ0 |
т |
5048 |
Абсцисса ЦТ |
Xg0 |
м |
-7,03 |
|
Абсцисса ЦТ грузового отсека №1 |
X1 |
м |
46,5 |
|
Абсцисса ЦТ грузового отсека №2 |
X2 |
м |
23,3 |
|
Абсцисса ЦТ грузового отсека №3 |
X3 |
м |
-0,60 |
|
Абсцисса ЦТ грузового отсека №4 |
X4 |
м |
-24,5 |
Таблица 2. Гидростатические кривые (грузовая шкала)
Осадка, м. Draft |
Водоизме-щение, т. Displacement |
Число тонн на см. осадки TPC |
Момент, дифферентующий судно на 1см. тм. MCT |
Абсцисса центра величины, м. Xc |
Возвышение метацентра, м. Zm |
Коэффициент общей полноты |
7,00 |
14344,00 |
22,95 |
190,45 |
-4,29 |
8,30 |
0,75 |
7,10 |
14577,00 |
22,99 |
191,54 |
-4,24 |
8,30 |
0,75 |
7,20 |
14753,00 |
23,02 |
192,36 |
-4,20 |
8,29 |
0,75 |
7,30 |
15045,00 |
23,07 |
193,77 |
-4,13 |
8,28 |
0,75 |
7,40 |
15221,00 |
23,10 |
194,62 |
-4,09 |
8,28 |
0,75 |
7,50 |
15454,00 |
23,14 |
195,78 |
-4,04 |
8,27 |
0,75 |
7,60 |
15652,00 |
23,19 |
196,94 |
-3,99 |
8,27 |
0,75 |
7,70 |
15928,00 |
23,24 |
198,12 |
-3,93 |
8,27 |
0,75 |
7,80 |
16164,00 |
23,29 |
199,30 |
-3,88 |
8,27 |
0,75 |
7,90 |
16401,00 |
23,37 |
200,48 |
-3,83 |
8,27 |
0,75 |
8,00 |
16613,00 |
23,39 |
201,65 |
-3,77 |
8,28 |
0,75 |
8,10 |
16847,00 |
23,44 |
202,82 |
-3,72 |
8,28 |
0,76 |
8,20 |
17081,00 |
23,49 |
203,98 |
-3,67 |
8,28 |
0,76 |
8,30 |
17316,00 |
23,54 |
205,15 |
-3,61 |
8,29 |
0,76 |
8,40 |
17551,00 |
23,59 |
206,31 |
-3,56 |
8,30 |
0,76 |
8,50 |
17787,00 |
23,63 |
207,47 |
-3,51 |
8,31 |
0,76 |
8,60 |
18023,00 |
23,67 |
208,32 |
-3,47 |
8,32 |
0,76 |
8,70 |
18260,00 |
23,71 |
209,45 |
-3,42 |
8,33 |
0,76 |
8,80 |
18497,00 |
23,75 |
210,56 |
-3,37 |
8,34 |
0,76 |
8,90 |
18732,00 |
23,80 |
211,64 |
-3,32 |
8,35 |
0,76 |
9,00 |
18970,00 |
23,83 |
212,71 |
-3,07 |
8,37 |
0,77 |
9,10 |
19209,00 |
23,87 |
213,75 |
-3,22 |
8,39 |
0,77 |
9,20 |
19448,00 |
23,91 |
214,77 |
-3,17 |
8,40 |
0,77 |
9,30 |
19688,00 |
23,95 |
215,77 |
-3,12 |
8,42 |
0,77 |
9,40 |
19951,00 |
23,99 |
216,75 |
-3,07 |
8,43 |
0,77 |
9,50 |
20195,00 |
24,03 |
217,71 |
-3,02 |
8,45 |
0,77 |
9,60 |
20440,00 |
24,07 |
218,66 |
-2,97 |
8,47 |
0,77 |
9,70 |
20684,00 |
24,10 |
219,60 |
-2,93 |
8,49 |
0,78 |
Таблица 3. Исходные данные.
№ варианта |
Принимаемый груз, т |
Вес запасов, т |
Абсцисса ЦТ запасов, м |
Дифферент, см |
1 |
12560 |
871 |
-40,4 |
-22 |
2 |
10080 |
948 |
-45,2 |
-52 |
3 |
9655 |
962 |
-46,0 |
-47 |
4 |
11635 |
801 |
-40,7 |
-25 |
5 |
12075 |
995 |
-46,8 |
-51 |
6 |
12455 |
879 |
-42,9 |
-59 |
7 |
10429 |
669 |
-42,2 |
-56 |
8 |
13300 |
531 |
-42,3 |
-28 |
9 |
9817 |
663 |
-46,6 |
-62 |
10 |
9348 |
961 |
-46,9 |
-45 |
11 |
10637 |
590 |
-41,9 |
-29 |
12 |
13565 |
878 |
-47,6 |
-63 |
13 |
12095 |
739 |
-48,8 |
-22 |
14 |
9306 |
580 |
-41,8 |
-49 |
15 |
12805 |
708 |
-42,7 |
-64 |
16 |
12119 |
597 |
-44,6 |
-37 |
17 |
10594 |
550 |
-45,8 |
-41 |
18 |
12570 |
525 |
-48,7 |
-25 |
19 |
9791 |
767 |
-41,9 |
-26 |
20 |
9770 |
777 |
-48,6 |
-27 |
21 |
10788 |
509 |
-43,9 |
-49 |
22 |
11229 |
942 |
-42,7 |
-54 |
23 |
13256 |
526 |
-40,4 |
-23 |
24 |
12653 |
970 |
-44,2 |
-50 |
25 |
13172 |
628 |
-45,8 |
-38 |
26 |
11024 |
674 |
-45,9 |
-37 |
27 |
10377 |
852 |
-41,2 |
-58 |
28 |
9979 |
864 |
-42,5 |
-29 |
29 |
9404 |
605 |
-49,5 |
-69 |
30 |
9910 |
659 |
-49,8 |
-63 |