Процесс загрузки судна

Правильно загрузить судно — значит обеспечить его безопасное плавание при одновременном максимальном экономическом эффекте. Расчет грузового плана — серьезная инженерная работа с большим количеством решений, из которых надо выбрать оптимальное для данных условий. При этом само понятие «оптимальное» не всегда может быть однозначным. В одном случае — это наиболее полное использование грузоподъемности и грузовместимости, в другом — получение максимального дохода, в третьем — сохранение судном каких либо заранее заданных характеристик мореходных качеств.

Выработать и рекомендовать все возможные на практике способы достижения оптимальной загрузки судна невозможно. Многочисленность конструктивных типов транспортных судов, широкая номенклатура перевозимых грузов и бесконечное количество возможных их сочетаний, разнообразие направлений и условий перевозок требуют творческого подхода к составлению грузового плана в каждом конкретном рейсе.

Курсовая работа имеет цель закрепления теоретических и практических знаний при самостоятельном решении задач по расчету и оценке мореходных качеств судна как перед загрузкой, так и в процессе и после загрузки судна в порту.

Курсовая работа носит комплексный подход по выполнению теоретических обоснований и производстве расчетов по оценке мореходных качеств судна, а также охватывает основные темы по дисциплине.

Особенностью курсовой работы является то, что процесс загрузки судна это трудоемкий, напряженный и сложный процесс, который в конечном итоге оказывает существенное влияние на следующие качества судна: плавучесть, остойчивость и непотопляемость судна в период рейса, а следовательно, правильная аккуратная и тщательная загрузка судна в порту перед рейсом позволяет добиться такого равновесного положения судна, при котором оно имело бы достаточные плавучесть и остойчивость.

В результате выполнения курсовой работы студент должен приобрести основные сведения о судне, понять его транспортные возможности, уметь производить расчеты по продолжительности рейса и по определению судовых запасов на него. А затем произвести размещение судовых запасов и груза так, чтобы судно после загрузки имело бы достаточные и необходимые показатели по мореходным качествам.

Задание на курсовую работу

1. Расчёт посадки, водоизмещения и остойчивости судна перед загрузкой

1.1 Расчёт продолжительности рейса судна

Расчёт продолжительности рейса судна от порта отправления до порта назначения и обратно рассчитывается по формуле:

(1.1)

Ходовое время (t^/_х) судна от порта отправления до порта назначения рассчитывается по формуле:

(1.2)

Общее ходовое время (t_х) судна от порта отправления до порта назначения и обратно:

(1.3)

Стояночное время (t_cт) судна рассчитывается по фактическому времени, затрачиваемому судном на стоянку перед входом в порт, перед проходом проливов, каналов и узкостей. Оно уточняется постоянно от рейса к рейсу и равно: t_cт =40 ч.

Дополнительное время (t_доп) рассчитывается по фактическому времени, затрачиваемому судном на проход каналов, проливов, входа в порт и на выход из порта, а также времени, затрачиваемом на швартовочные операции, которые уточняются от рейса к рейсу и равно: t_доп =120 ч.

Продолжительность рейса судна в сутках от порта отправления до порта назначения и обратно рассчитывается по формуле (1.4):

(1.4)

Подставим значения величин в формулы:

=7000/17,3=405 часов

=405*2=810 часов

=810+40+120=970 часов

=970/24=40,4 суток

Результаты расчетов сведены в таблицу 1.1.

Таблица 1.1 — Составляющих продолжительности рейса (1)

1.2 Расчет судовых запасов на рейс

Судовые запасы (топливо, смазочные масла, пресная вода, продовольствие) рассчитываются:

запас топлива на рейс судна с учетом штормового запаса по формуле:

(1.5)

запас смазочного масла на рейс судна в% от запаса топлива по формуле:

(1.6)

запас пресной воды для нужд экипажа, исходя из санитарной нормы в литрах на одного человека в сутки по формуле:

(1.7)

запас продовольствия для нужд экипажа, исходя из нормы потребления в кг на одного человека в сутки по формуле:

(1.8)

Общее количество судовых запасов на рейс рассчитывается по формуле:

(1.9)

Подставим значения величины в формулы и получим:

Р_топл =1,05*8100*970*0,245/1000=2019, 7 т

Р_{см. м} =4,2*2019,7/100=84,8 т

Р_пр.в=80*40,4*40/1000=129,2 т

Р_прод=3,4*40,4*40/1000=5,5 т

Р_зап=2019,7+84,8+129,2+5,5= 2239,2 т

Результаты расчета составляющих судовых запасов на рейс судна заносим в таблицу 1. 2.

Таблица 1.2 — Количество судовых запасов на рейс судна

1.3 Расчёт водоизмещения судна перед загрузкой

А. Для начальной посадки судна рассчитываются по формулам:

средняя осадка судна

(1.10)

дифферент судна:

d₀= Т_н0-Т_к0 (1.11)

отношение дифферента судна к длине судна между перпендикулярами:

(1.12)

Подставляем значения величин и получим:

Т_ср 0=(-0,17+5,82)/2=2.825 м

d₀= -0,17−5,82=-5,99 м

b₀=-5,99/173,94= -0,034

Б. С рассчитанным значением средней осадки судна Т_ср0 входим в «Грузовую шкалу» и путём линейной интерполяции определяем значения следующих величин для плотности пресной воды _пр.в =1.0 т/м³

водоизмещение судна для положения на ровный киль, которое равно:

₀^'=6800 т

число тонн на 1 см осадки судна:

g₀=29,101 т/см

которые исправляются поправкой на плотность морской воды в порту погрузки по формулам:

= ((1,005−1)/1)*6800= 34,0 т (1.13)

= ((1,005−1)/1)*29,101= 0,145 т/см (1.14)

Значение водоизмещения судна и числа m на 1 см осадки судна g₀ с учетом поправок на плотность морской воды в порту погрузки рассчитываются по формулам:

= 6800+34,0=6834,0 т (1.15)

= 29,101+0,145=29,246 т (1.16)

Подставим значения в формулы:

=34,0 т =0,145 т/см =6834,0 т =29,246 т/см

В. С рассчитанным значением средней осадки Т_ср.0. входим в «Кривые элементов теоретического чертежа судна» и путём линейной интерполяции определяем следующие 17 значений расчётных величин, которые сведены в таблицу 1.3.

Таблица 1.3 — Значения расчётных величин, снятых с «Кривых элементов теоретического чертежа»

Г. Рассчитываем значение момента, дифферентующего судно на 1 см по формуле:

= 253/100*2,825=0,896 т/см (1.17)

Д. По чертежу расположения марок углубления судна путем графических построений определяем:

отстояние носовой марки углубления судна от носового перпендикуляра:

9,55

отстояние кормовой марки углубления судна от кормового перпендикуляра:

4,35

Е. Рассчитываются поправки к водоизмещению судна D_о, определяемому по «грузовой шкале»:

на дифферент судна:

(1.18)

ДDдиф =100*29,246*(-0,034)*(0,454+(0,896/2*29,246))=-47,23 т на обводы корпуса судна в оконечностях:

(1.19)

ДDотв=50*29,246*(-0,034)*(9,55−4,35)=-261,86 т на изгиб корпуса судна в средней части:

(1.20)

ДDизг=0,74*29,246*0,454= 9,82 т где — стрелка прогиба корпуса судна в средней части, измеряемое в сантиметрах и рассчитывается по формуле:

(1.21)

fo=(2.74−2.825*((9.55−4.35)/2)*(-0.034))*100= 0,454 м Водоизмещение судна с учётом поправок при начальной посадке:

(1.22)

Do=6834,0−47,23−261,86+9,82=6534,73 т Ж. Положение центров величины судна X_со и центра тяжести судна X_g с учётом дифферента судна при начальной посадке рассчитывается по формуле:

центра величины судна:

=2,46+(-0,034)*574=-17,31 м (1.23)

центра тяжести судна:

=-17,31 — (10,85−1,46)*(-0,034)=-16,98 м (1.24)

З. По значению осадки судна в полном грузу по летнюю грузовую марку входят в «Грузовую школу» и путём линейной интерполяции определяем значение следующих величин для плотности пресной воды (=1,0 т/м³);

водоизмещение судна в полном грузу по летнюю грузовую марку: 29 000 т дедвейт судна в полном грузу на летнюю грузовую марку: 22 200 т число тонн на 1 см осадки судна по летнюю грузовую марку: 34,01 т/см Эти величины корректируются с учётом поправки на плотность морской воды в порту погрузки:

= 29 000*((1,005−1)/1)=144,3 т (1.25)

= 22 200*((1,005−1)/1)=110,4 т (1.26)

= 34,01*((1,005−1)/1)=0,169 т/см (1.27)

Значения водоизмещения судна — D_гр, дейдвейта судна DW_гр и числа тонн на 1 см осадки — g_гр в полном грузу по летнюю грузовую марку с учетом поправок на плотность морской воды в порту погрузки рассчитываются:

=29 000+144,3=29 144,3 т (1.28)

=22 200+110,4=22 310,4 т (1.29)

= 34,01+0,169=34,179 т/см (1.30)

И. Величина значения чистой грузоподъёмности судна на заданный рейс рассчитывается:

=29 144,3 — (6534,73+2239,2)=20 370,35 т (1.31)

полученное значение чистой грузоподъёмности судна сравнивается с массой перевозимого груза на заданный рейс:

20 370,35 т>15 050 т (1.32)

1.4 Расчёт остойчивости судна перед загрузкой

По окончании расчёта параметров посадки и водоизмещения судна производится расчёт элементов остойчивости судна перед загрузкой:

поперечной h₀ и продольной H₀ метацентрических высот судна по формулам:

(1.33)

ho=13,36 — (10,85−1,46)=3,97 м

(1.34)

Но=574,0 — (10,85−1,46)=564,61 м аппликат метацентров начальной, поперечной Zm и продольной Zм остойчивости судна:

=13,36+1,46=14,82 м (1.35)

=574+1,46=575,46 м (1.36)

2. Составление грузового плана загрузки судна

2.1 Размещение судовых запасов, груза и водяного балласта

При составлении грузового плана загрузки судна используются таблицы:

вместимости топливных танков для размещения запасов топлива на рейс;

вместимости запасов смазочного масла для размещения запасов смазочного масла на рейс;

вместимости танков пресной воды для размещения запасов пресной воды на рейс;

вместимости танков водяного балласта для размещения водяного балласта при удифферентовании судна в течении всего рейса, с расчетом, чтобы судно имело:

допустимое значение по крену и дифференту или посадку, близкую к положению на ровный киль без крена;

вместимость грузовых танков для размещения массы груза, назначенного к перевозке в данном рейсе.

Составление грузового плана загрузки судна рекомендуется начинать с размещения судовых запасов в следующей последовательности:

размещаются запасы топлива;

размещаются запасы смазочного масла. При этом некоторые топливные танки могут использоваться для размещения запасов смазочного масла, а избыточное количество запасов топлива может размещаться в грузовых танках.

размещаются запасы пресной воды;

размещается масса груза.

При размещении судовых запасов придерживаются следующих правил, чтобы обеспечить остойчивость судна при погрузке.

1. Запасы топлива размещаются в топливных танках в следующей последовательности:

— заполняются расходные танки;

— заполняются танки, расположенные в МКО (машинно-котельном отделении);

— заполняются танки двойного дна;

— заполняются носовые диптанки;

— заполняются топливно-балластные танки.

2. Запасы смазочного масла заполняются в той же последовательности.

Некоторые топливные танки могут использоваться для размещения смазочного масла, а избыточное количество запасов топлива может размещаться в грузовых танках.

3. Запасы продовольствия размещаются в провизионные помещения поровну.

При заполнении танков судовыми запасами следует выполнять следующие правила:

танки заполняются полностью, для исключения влияния свободной поверхности жидкости на остойчивость судна или — оставлять частично заполненными рекомендуется:

— танки, расположенные по диаметральной плоскости судна или

— два или четыре танка, но расположенные симметрично по левому и правому бортам.

Размещение судовых запасов и груза производится в табличной форме:

отдельными таблицами на каждый вид судового запаса (топлива, смазочного масла, пресной воды, продовольствия, водяного балласта и груза) или одной таблицей, только с соответствующим разделением надписью: «Размещение запасов топлива» и т. д.

По окончании размещения каждого вида судового запаса производится расчёт координат центра тяжести X_g и Z_g вида судового запаса, груза и балласта, а по окончании загрузки и удиферентования его для положения близкого к ровному килю и без крена, также производится расчёт координат центра тяжести X_g1 и Z_g1 судна после загрузки.

А. Размещение запасов топлива. Размещение запасов топлива, определённого на рейс судна производится в топливные и грузовые танки и оформляется в табличной форме (таблица 2.1) в строгой последовательности для того, чтобы не нарушать остойчивость судна при погрузке и производстве расчетов.

Таблица 2.1 — Вместимости топливных танков

По окончании размещения запаса топлива в топливные танки производится:

— нахождение сумм по графам 6, 9, 10, т. е.

§ по графе 6 = 2019,7 т по графе 9 = -86 286,915 т.м. (гр. 6 х гр. 7)

§ по графе 10 = 12 178,719 т.м. (гр. 6 х гр. 8)

где n — количество заполненных танков

i — номер заполненного танка.

— расчет значений координат центра тяжести размещенного запаса топлива по графам

= -42,72 м (2.1)

=6,03 м (2.2)

(вычисление с точностью до 0.01 м и до 0.001 т. м)

Б. Размещение запасов смазочного масла.

Размещение запасов смазочного масла, определённого на рейс судна производится в танки смазочного масла в табличной форме (таблица 2.2) в строгой последовательности, а при нехватке танков под запасы смазочного масла можно использовать некоторые топливные танки для того чтобы не нарушать остойчивость судна при погрузке производстве расчетов.

Таблица 2.2 — Вместимости танков смазочного масла

Форма таблицы 2.2 аналогична форме таблицы 2.1, а данные для нее (таблица 2.2) — таблица и примечание даны в примечании; соответственно расчёты координат центра тяжести размещённого запаса смазочного масла:

= -61,20 м (2.3)

=10,98 м (2.4)

В. Размещение запасов пресной воды.

Размещение запасов пресной воды, определённого на рейс судна производится в танки пресной воды, а при нехватке танков под запасы пресной воды можно использовать некоторые танки водяного балласта, оформляется в табличной форме (таблица 2.3), для того, чтобы не нарушать остойчивость судна при погрузке и производстве расчетов.

Форма таблицы 2.3 аналогична форме таблицы 2.1, а данные для нее (таблицы 2.3) — таблица и примечание даны в приложении, соответственно расчеты координат:

Таблица 2.3 — Вместимости танков пресной воды

= -83,21 м (2.5)

=10,19 м (2.6)

Г. Размещение запасов продовольствия.

Размещение запасов продовольствия, определённого на рейс судна производится в провизионные помещения и оформляется в табличной форме (таблица 2.4) приблизительно поровну в каждое провизионное помещение.

Таблица 2.5 — Вместимости провизионных помещений

=-81,84 м (2.7)

=24,67 м (2.8)

Д. Размещение груза на судне

а) по полученному результату выбираем для D₁ от 22 000 до 25 000 ~ 42 000 тм.

Выбранную величину 42 000 тм прибавляем к величине М_х (без учета знака, который должен быть (-) минус, т. е.

М_x'=М_x + 42 000 = (-213 998,761) + 40 000 = 213 998,761+ 42 000 = 255 998,76 тм

Примечание: По окончании расчета М_x' равного 255 998,76 тм приступаем к размещению груза.

Размещение груза по грузовым танкам производится последовательно с носовым — № 1 и до кормовых — до № 9, если грузовые танки № 9 и 8 не заняты под судовые запасы топлива, в табличной форме (таблица 2.6), для того, чтобы не нарушать остойчивость судна при погрузке груза и производства расчетов (таблица 2.6).

Форма таблицы 2.6 аналогична форме таблицы 2.1, а данные для нее (таблица 2.6) — таблица и примечание даны в приложении.

Примечание: 1. Внимательно ознакомиться примечанием Приложения таблицы 2.6.

2. Рассчитать значения величин для графы 5 — тоннаж по формуле:

графа «вместимость» (м³) делится на значение М — уельного погрузочного объема груза, данного в задании = получаем значение «тоннаж» графа 5 (для всех 28 величин)

3. После этого производится заполнение танков грузом так чтобы сумма груза по графе 6 была бы равна «массе» груза, назначенного к перевозке на заданный рейс, т.к.

Р_гр = по графе 6.

= 255 998,76 /15 050=17,01 м (2.9)

=97 953,0/15 050=6,51 м (2.10)

Таблица 2.6 — Вместимости грузовых танков

Примечание:

Значение «тоннаж» (графа 5) рассчитывается по формуле:

(2.11)

где — удельный погрузочный объем =1,07 м³/т;

расчет значений координат центра тяжести вида запаса или груза по формулам:

Х = М_x/Р=16,86 м

Z = M_z/Р=6,51 м Е. Размещение водяного балласта.

Так как судно загружено должным образом, то балластировка не производится.

2.2 Расчет посадки судна после загрузки

Расчет посадки судна после загрузки производится в следующей последовательности:

а) расчет координат центра тяжести судна после загрузки;

б) расчет параметров посадки судна после загрузки;

А) Расчет координат центра тяжести судна после загрузки

По окончании загрузки судовых запасов, груза и заполнения соответствующих танков для дифферентования судна с минимальными значениями производится расчет координат центра тяжести судна после загрузки путем заполнения таблицы 2.6 с последующим расчетом координат центра тяжести X_g1 и Z_g1

Таблица 2.7 — Расчёт координат центра тяжести судна после загрузки

2.3 Расчёт погрузки судна после загрузки

Расчёт посадки судна после погрузки производится в следующей последовательности.

А. Расчёт координат центра тяжести судна после загрузки.

Заполняем таблицу № 10

а) Водоизмещения судна после загрузки рассчитываем по формуле:

D₁=D₀+P_эк+P_гр+P_бал+P_зап (60)

D₁=6534,73+5,12+2019,7+84,80+129,3+5,49+15 050=23829,14 т

б) Сумма значений М_x и М_z:

(61)

ДМх=-110 983,0−331,37−86 286,92−5189,72−10 758,42−449,31+253 691,0= 39 692,24 т.м.

(62)

ДMz=70 901,81+60,67+12 178,72+931,10+1317,34+135,44+97 990,0= 183 515,08 т.м.

Подставляем значения:

D₁=23 829,14 т

Mx₁= 39 692,24 т.м.

Mz₁=183 515,08 т.м.

Тогда, координаты центра тяжести:

= 39 692,24 /23 829,14 =1,67 м (63)

= 183 515,08 /23 829,14 =7,70 м (64)

Подставляем значения в формулы:

Xg₁=1,42 м

Zg₁=7,66 м Б. Расчёт параметров посадки судна после загрузки.

По значениям D₁=23 829,14 т и Mx₁=39 692,24 т.м. входим в «Диаграмму осадок судна носом и кормой» и путём линейной интерполяции определяем значения Тн' и Тк':

Тн'=7,85 м Тк'=7,86 м Учитывая эти значения, рассчитываем:

=(7,85+7,86)/2=8,86 м (65)

=7,85−7,86=-0,01 м (66)

По рассчитанному значению Тср'₁ входим в" Кривые элементов теоретического чертежа судна" и путём линейной интерполяции определяем следующие значения пяти величин, которые заносим в таблицу № 11.

Таблица № 11. Значения расчётных величин, снятых с «Кривых элементов теоретического чертежа судна»

Рассчитываю поправку на плотность морской воды в порту погрузки

=((1−1,005)/1)*(0,71/0,80)*7,86=-0,04 м (67)

=-0,06 м

=7,86−0,04=7,82 м (68)

Рассчитываю осадки судна носом и кормой:

= 7,82+(-0,01)/2=7,81 м (69)

= 7,82 — (-0,01)/2=7,82 м (70)

подставляем значения в формулы:

7,81 м

7,82 м

2.3 Расчёт остойчивости судна после загрузки

По окончании проведения расчёта посадки судна после загрузки проводятся расчёты параметров остойчивости.

Поперечная h, и продольная H₁ метацентрические высоты судна рассчитываются по формулам:

=5,40 — (7,70−4,08)=1,78 м (71)

=240 — (7,70−4,08)=236,38 м (72)

Аппликаты метацентров поперечной Zm и продольной Zм остойчивости рассчитываются по формулам:

Zm=r₁+Zc₁ =5,40+4,08=9,48 м (73)

Zм=R+Zc₁ =240,0+4,08=244,08 м (74)

Результаты расчётов составляющих после загрузки судна заносим в таблицу № 12

Вывод:

В этой главе, используя результаты расчётов главы 1, были произведены расчёты размещения судовых запасов (топлива, смазочного масла, пресной воды и продовольствия) и груза. Был составлен грузовой план и сделаны расчёты посадки судна после загрузки и расчёты остойчивости судна после загрузки.

2.4 Построение диаграмм статической и динамической остойчивости

По полученным значениям производим построение ДСО и ДДО

Проверку остойчивости выполняем по материалам «информации по остойчивости судна» по допустимым метацентрическим высотам:

­ максимальное плечо L > 0,2 м при Qmax = 56 град;

­ угол заката Qзак > 68 град;

­ исправленная метацентрическая высота h > 0.15 м;

­ критерий погоды ДО > 1;

­ угол крена от действия постоянного ветра Q < 15 град;

­ критерий ускорения ДО > 1.

Заключение

В настоящей курсовой работе были произведены расчёт и оценка эксплуатационных качеств судна.

Сначала были произведены расчёты продолжительности рейса судна, количества судовых запасов на рейс, параметров посадки, водоизмещения, остойчивости судна перед загрузкой и чистой грузоподъемности судна.

Далее используя результаты расчётов водоизмещения судна перед загрузкой и судовых запасов на рейс, был составлен грузовой план загрузки судна: в соответствующие танки были размены судовые запасы (топлива, смазочного масла, пресной воды и продовольствия) и груз.

После этого были произведены расчёты по садки судна и остойчивости судна после загрузки.

Список используемой литературы

1. Аксютин Л. Р. Грузовой план судна М. Транспорт, 1976;112 с.

2. Теоретический чертёж судна (танкер типа «Сплит»).

3. Пантокарены танкера типа «Сплит»

4. Методические указания и задания по выполнению курсовой работы на тему «Расчёт и оценка эксплуатационных качеств судна» под ред. Коршунова М.Я.К. 1997;52 с.

5. «Технология перевозки грузов» сборник задач и методические указания. Завитаев В.Л.К. КГАВТ — 2004 г.