2. Технические данные т/х «Астрахань»

Т/х «Астрахань» - многоцелевое грузовое судно для перевозки генеральных и навалочных грузов, контейнеров, тяжеловесных грузов, трейлеров, колесной техники и зерна (рис 1).

Класс судна KM Л2 А2, район плавания неограничен, год постройки - 1977, дальность плавания 14 000 милъ.

Наименование	Обозначение	Величина
Длина судна наибольшая	Lнаиб	173,5 м
Длина между перпендикулярами	Lпп	161,0 м
Ширина корпуса	В	23,05 м
Высота борта	D	13,70
Высота борта до верхней палубы	DВП	8,3м
Осадка по летнюю грузовую марку	d	10,02 м
Водоизмещение (при d= 10,02 м)		26 770 т
Водоизмещение порожнем	п	8 920 т
Дедвейт (при d= 10,02 м)	W	17 850 т
Запасы	з	2033 т
Грузоподъемность		15 967 т
Коэффициент общей полноты	Cb	0,700
Коэффициент полноты ГВЛ (при d= 10,02м)		0,855
Коэффициент полноты мидельшпангоута (при d= 10,02м)		0,977

Нагрузка судна порожнем:

_п = 8 920 т, z_Gп = 11,90 м, x_Gп = -16,58 м, d_п = 3,90м.

Главный двигатель PMR K5SZ 70/125 /MAN/.

Мощность 7600 кВт (10330 л.с.), частота вращения n_e = 2,42об/с.

Гребной винт (NACA 16):

диаметр D_в = 5,0м, число лопастей z_в = 4, дисковое отношение _в = 0,629,

шаговое отношение (при радиусе 0,7) H_0,7/D_в = 0,7, правое вращение, ВФШ.

Ходкость судна

1 Осадка судна средняя d, м	5,02	8,52		I0.02
Состояние судна	Ходовые испытания	Ходовые испытания	Эксплуатация	Ходовые испытания	Эксплуатация
n, 1/с	2,42	2,42	2,42	2,42	2,42
Nе, кВт	6370	6460	6750	6830	6980
vs, узл	18,1	17,6	16,7	16,85	16,06

Судно имеет скуловые кили, площадь двух скуловых килей А_к = 23,7 м²

Отношения главных размерений:

Угол входа палубы в воду и угол заливания:

Осадка d, м	4,0	6,0	8,0	10.0
Угол заливания, З0	56	50	42	32
Угол входа палубы в воду, п0	40	34	26	16

3. Загрузка судна и контроль остойчивости и прочности

3.1 Оценка остойчивости судна и проверка выполнения требований Правил Российского Морского Регистра судоходства к остойчивости.

Исходя из заданного количества груза, его удельно-погрузочного объёма и вместимости трюмов и твиндеков произвести распределение груза по трюмам и твиндекам в соответствии со следующими требованиями:

-количество груза в каждом помещении не должно превышать его вместимости с учетом удельно-погрузочного объема _I;

-ожидаемый после загрузки дифферент судна па корму может находиться в пределах d_н- d_к = 0  1,5 м ;

-количество запасов принять: в начале рейса 100%, в конце-10%;

-остойчивость судна в начале и в конце рейса должна удовлетворять требованиям Правил Регистра в части остойчивости;

-общая продольная прочность в начале и в конце рейса должна быть проверена по диаграмме контроля общей продольной прочности и быть достаточной.

Распределение груза по трюмам к твиндекам осуществляется с учётом их вместимости и грузоподъемности судна (рис. 2):

где соответственно масса груза, объем грузового помещения и удельно-погрузочный объем груза в i-м грузовом помещении; m_зап - масса запасов и балласта, т; _W - дедвейт судна, т, загруженного по летнюю грузовую марку; g = 9,81м/с² _.

Расчет дедвейта судна в предстоящем рейсе выполняют в табличной форме (табл. 1), куда заносят массу груза в каждом грузовом помещения m_i, координаты центра тяжести груза в данном помещении: x_gi, снимаемые с плана грузовых помещений с учётом масштаба (рис.1) и z_gi (рис. 2,3). Для всех грузов, входящих в дедвейт, вычисляются статические моменты M_z и M_x (тм).

где (М_z)_зап и (М_x)_зап - статические моменты запасов и балласта относительно основной плоскости и плоскости миделя, выбираемое из таблицы запасов (Табл. 2) и таблицы балластных цистерн (табл. 3), также вычисляется величина фактического дедвейта судна путем суммирования массы грузов и суммирования статических моментов М_z и М_x (груза, запасов и балласта), как это показано в табл.1.

Поправка к статическому моменту М_z на влияние свободных поверхностей запасов и балласта M_h выбирается из таблицы запасов и балластных цистерн (табл. 2 и 3) при 100% и 10% запасов и суммируется со статическим моментом:

Дифферент судна определяется по диаграмме осадок судна носом и кормой (Приложение 6) по значениям _W и М_х и проверяется удовлетворение условию допустимого дифферента:

d_н - d_к= 0  01,5 м. (1)

При нарушении неравенства (1) следует произвести перераспределение груза по трюмам и повторную проверку неравенства (1), либо осуществить дифферентовку судна с помощью балласта. Затем вычисляется средняя осадка:

Проверка остойчивости выполняется двумя способами:

1) с использованием диаграммы контроля остойчивости (рис. 4) для случаев загрузки судна со 100% и 10% запасов;

2) в соответствии с требованиями Правил Регистра к контролю остойчивости судна.

Расчёт загрузки судна

Таблица I

Статьи нагрузки	Отход, 100 % запасов					Приход, 10% запасов
	mi, т	zgi, м	Mzi, тм	xgi, м	Mgxi, тм		mi, т	zgi, м	Mzi, тм	Mgxi, тм
Груз:
Бак
Твиндек №
Трюм № 2
Твиндек № 2
Трюм № 3
Твиндек № 3
Трюм № 4
Твиндек №4
Палубный груз
Груз, сумма
Запасы
Поправка Mh.
Балласт
Поправка Mh.
Всего W
Сумма «+Мх»1
Порожнем: п
Всего 

Судовые запасы на 14000 миль

Таблица 2

Статьи нагрузки	Отход, 100 % запасов					Приход, 10% запасов
	miз, т	zgiз, м	Mziз, тм	xgiз, м	Mgxiз, тм	miз, т	zgiз, м	Mziз, тм	Mgxiз, тм
Запасы на 14000 миль + экипаж + провизия	2025	5,84	11826	-15,1	-30578	386	9,4	3628	-5829
Поправка Mh.	-	-	1124	-	-	-	-	1124	-
Запасы, сумма	2025	5,84	11826	-15,1	-30578	386	9,4	3628	-5829
Сумма моментов «+Мх»	-	-	-	-	12886	-	-	-	626

Данные балластных танков

Таблица 3

Наименование танков	100% заполнения
	mi, т	zgi, м	Mzi, тм	xgi, м	Mxi, тм	dMh. тм	От уменьшения на 10т ЦТ снижается на z, м
Танк №1	249	5,54	1379	79	19671	-	0,22
Танк №2	377	3,58	1350	63,9	24090	-	0,09
Танк №3+4	574	4,68	2686	55,9	32087	-	0,1
Танк №5+6	280	0,98	274	34,3	9604	-	0,06
Танк №7+8	320	0,91	291	25,1	8032	-	0,06
Танк №9+10	532	0,89	473	-4,4	-2341	-	0,03
Танк №11+12	575	0,84	483	-5	-2875	680	0,03
Танк №13+14	184	0,87	160	-31,9	-5870	-	0,09
Танк №21+22	932	5,15	4800	34,3	31968	-	0,07
Танк №31+32	480	5,7	2736	-34,2	-16416	-	0,17

3.1.1. Проверка остойчивости по диаграмме контроля остойчивости

Используя диаграмму контроля остойчивости данного судна (рис. 4), по рассчитанным значениям дедвейта _W и исправленного статического момента для двух случаев загрузки судна (100 % и 10% запасов) наносят точки на эту диаграмму.

Остойчивость может считаться удовлетворительной, если расчетные точки на диаграмме контроля остойчивости окажутся внутри допустимой зоны. По вертикальной шкале этой диаграммы снимают значения начальной метацентрической высоты h_100% и h_10% и сравнивают с соответствующими расчётными значениями в п.3.1.2.

Если остойчивость обеспечивается, то можно перейти сразу к проверке прочности, в противном случае необходимо произвести перекомпоновку груза.

3.1.2. Проверка остойчивости в соответствии с требованиями Правил Регистра.

Используя результаты расчета значений и _W для обоих случаев загрузки, определить аппликату центра тяжести судна z`_g с учётом влияния свободных поверхностей жидких грузов:

и без их учета:

где _п - водоизмещение судна порожнем , т.

По кривым элементов теоретического чертежа (рис. 5, кривая z_m(d)) определить аппликату метацентра судна в обоих случаях нагрузки и вычислить значения начальной метацентрической высоты:

h₀ = z_m – z_g`.

По расcчитанным значениям d_ср и h₀, используя универсальную диаграмму статической остойчивости (рис. рис. 6.1, 6.2, 6.3), построить диаграммы статической остойчивости для обоих вариантов нагрузки на листе миллиметровой бумаги формата А4.

Построить диаграммы динамической остойчивости судна для обоих вариантов загрузки: . Интегрирование произвести по методу трапеций с шагом 5⁰ (0,0873 рад), в табличной форме. Рекомендуемая форма таблицы:

Расчет диаграммы динамической остойчивости

Таблица 4

= 0,0873 (рад)
 град	l, м	Интегральная сумма [2], м	, м
1	2	3	4
0	0	0	0
1	l1	l1	d1
2	l2	2l1+l2	d2
3	l3	2l1 +2l2+ l3	d3
4	l4	2l1+2l2+2l3+l4	d3

Проверить выполнение требований Правил Регистра к диаграмме статической остойчивости сухогрузных судов:

Требования к ДСО судна

1. Максимальное плечо диаграммы статической остойчивости l_m должно быть не менее 0,20 м при угле крена _m30°.

2. Угол заката ДСО должен быть не менее 60⁰.

3. Площадь под положительной частью диаграммы статической остойчивости должна быть не менее чем 0,055 м рад до угла крена 30° и не менее чем 0,09 м рад до угла крена 40°. Дополнительно, площадь между углами крена 30 и 40° должна быть не менее 0,03 м рад.

- Вместо определения площади под ДСО проверку этих требований можно выполнить с помощью диаграммы динамической остойчивости (ДДО). Вышеуказанные требования будут выполнены, если плечи динамической остойчивости, снятые с ДДО будут иметь следующие значения:

Для судна, имеющего отношение B/D > 2, разрешается плавание при уменьшенных угле заката и угле максимума ДСО, по сравнению с требуемыми в п.п. 1 и 2:

4. Для угла заката — на величину , определяемую по формуле:

где К – критерий погоды, который будет определен позже.

При B/D > 2,5 и К> 1,5 соответственно принимается B/D=2,5 и К=1,5. Значение _v округляется до целого числа.

Угол максимума ДСО, может быть уменьшен на величину, равную половине снижения угла заката, но не может быть менее 25°.

5. Исправленная начальная метацентрическая высота судна должна быть положительной.

В пояснительной записке привести список фактических значений контролируемых характеристик остойчивости, указав их значения.

Каждая диаграмма динамической остойчивости строится на отдельном рисунке на миллиметровой бумаге по значениям, вычисленным в последней колонке табл. 4

Проверка требований к остойчивости судна по критерию погоды.

Рассчитать критерий погоды для обоих случаев загрузки судна по соотношению:

где М_с – опрокидывающий момент;

M_v – кренящий момент от давления ветра.

- Расчет кренящего момента от давления ветра:

где p_v – давление ветра, Па;

F_v – площадь парусности судна, м²;

z – отстояние центра парусности судна от плоскости действующей ватерлинии.

Давление ветра, Па

Таблица 5

Район плавания судна	z,м
	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0	5,5	6,0	6,5	7,0 и более
Неограниченный	-	706	785	863	922	971	1010	1049	1079	1108	1138	1167	1196	1216
Ограниченный I	0,567 давления для неограниченного района плавания
Ограниченный II	0,275 давления для неограниченного района плавания

Отстояние центра парусности судна от плоскости действующей ватерлинии:

z = z_п – d,

где z_п – аппликата центра парусности (отстояние его от основной плоскости).

Площадь парусности и аппликата центра парусности определяются по диаграмме (Рис.6).

- Расчет опрокидывающего момента.

M_c = gl_опр,

где  = _п + _W – водоизмещение судна;

l_опр - плечо опрокидывающего момента.

Плечо опрокидывающего момента определяется графически с помощью диаграммы динамической остойчивости, для чего на нее наносится предельная касательная из точки, соответствующей расчетной амплитуде качки судна _r (см. рис.7).

Расчетная амплитуда качки судна с круглой скулой, не снабженного скуловыми килями, определяется следующим образом: _r = X₁X₂Y, где X₁, X₂ и Y – безразмерные множители.

Рис. 7. Определение минимального опрокидывающего момента

Множитель Y принимается по таблице 6 в зависимости от района плавания судна и отношения , Множитель X₁ принимается по таблице 7 в зависимости от отношения B/d, а множитель X₂ принимается по таблице 8 в зависимости от коэффициента общей полноты судна C_b.

Множитель Y

Таблица 6

Район плавания судна
	0,04 и менее	0,05	0,06	0,07	0,08	0,09	0,10	0,11	0,12	0,13 и более
Неограниченный Ограниченный I или II	24,0 16,0	25,0 17,0	27,0 19,7	29,0 22,8	30,7 25.4	32,0 27,6	33,4 29,2	34,4 30,5	35,3 31,4	36,0 32.0

Множитель X₁

Таблица 7

B/d	X1	B/d	X1
2.4 и менее	1,0	3,0	0,90
		3,1	0,88
2.5	0,98	3,2	0,86
2,6	0,96	3,3	0,84
2,7	0,95	3,4	0,82
2,8	0,93	3,5 и более	0,80
2,9	0,91

Множитель X₂

Таблица 8

Cb	0,45 и менее	0,5	0,55	0,6	0,65	0,7 и более
X2	0,75	0,82	0,89	0,95	0,97	1,0

Если судно имеет скуловые кили, амплитуда качки, град, должна вычисляться по формуле: _2r = k_1r, где коэффициент k принимается по таблице 9 в зависимости от отношения , где А_k – суммарная габаритная площадь скуловых килей, м².

Таблица 9

,%	0	1,0	1.5	2,0	2,5	3.0	3,5	4,0 и более
k	1,00	0,98	0,95	0,88	0,79	0,74	0,72	0,70

Остойчивость судна считается удовлетворительной, если величина .