3.2. Размещение грузов пропорционально объему судовых помещений

В курсовом проекте рассматривается нетиповой вариант загрузки судна. Из всего возможного многообразия эксплуатационных вариантов загрузки рассматривается загрузка только однородным грузом. Это несколько упрощает решение задачи о загрузке судна, но позволяет достаточно полно оценивать влияние нагрузки на мореходные качества.

Поиск рационального грузового плана осуществляется методом последовательных приближений. В качестве исходного, базового варианта при размещении заданного количества груза P_гр предлагается использовать вариант размещения грузов пропорционально объему судовых помещений. Такой выбор обусловлен тем, что рассматриваемые при проектировании судна типовые варианты загрузки однородным грузом, удовлетворяющие требованиям мореходности (Нормам Регистра), выполняются при массе грузов, пропорциональной объемам судовых помещений, или весьма близко к такому варианту.

Постановка задачи в этом разделе курсового проекта формулируется так. Заданное количество груза P_гр с удельно-погрузочным объемом  , коэффициентом проницаемости  разместить пропорционально объемам грузовых помещений.

Решение задачи. Размещение груза в исходном варианте выполняется в следующем порядке. Первоначально определяется количество груза, которое необходимо разместить в пределах каждого из отсеков (т/х “Новгород” имеет пять грузовых отсеков, показанных на “Схеме размещения грузов т/х “Новгород””, прил. 8, с. 226–227, каждый из которых имеет от двух до трех грузовых помещений: трюм и твиндек или трюм и два твиндека). Для этого определим величину груза, приходящегося на 1 м3 грузовых помещений, для заданного количества груза P_гр.

,

где V_гп – суммарный объем судовых помещений, указанный в “Схеме размещения грузов т/х “Новгород””, V_гп = 17900 м3.

Масса груза P_i, приходящегося на каждое i-е из судовых помещений, определяется по зависимости

, т,

где V_i – объем i-го грузового помещения, м³ (прил. 8, с. 226).

Далее необходимо оценить возможность размещения в грузовых отсеках количества груза P_i и при отсутствии такой возможности определить количество груза, размещаемого на палубе. Для этого рассчитаем объем груза V_грi, приходящегося на каждое грузовое помещение

V_грi =  P_i.

Груз можно разместить в помещениях, если объем грузовых помещений V_i большего объема груза V_грi.

V_i  V_грi.

Иначе объем груза в каждом из грузовых отсеков принимается равным объему соответствующего грузового отсека, а объем палубного груза V_палi определяют из

V_палi = V_грi – V_i.

При выполнении условия V_i  V_грi определяем массу груза в каждом грузовом помещении и результаты расчета вносим в колонку масс груза первого (исходного) варианта грузового плана (в качестве образца берется таблица прил. 5, с. 219–220 с колонками “Отход”, 100 % запасов”). Для этого коэффициент а, т/м3, умножаем на объем каждого из грузовых помещений. Например, масса груза в пятом верхнем твиндеке

P_{гр вт 5} = а V_тв5 = a 1096, т.

При необходимости размещения груза на палубе массу палубного груза над каждым из отсеков определяем из

а масса груза в каждом из грузовых помещений определяется делением объема помещения на удельно-погрузочный объем груза. Например, масса груза в твиндеке № 1:

После заполнения колонки масс грузового плана определяются координаты центров масс груза в каждом из грузовых помещений и на палубе. Координаты снимаются со схемы на с. 227. На схеме под знаком  показано положение центра объема помещения. Вертикальные шкалы для грузовых помещений расположены на линии центров масс по длине и выражают зависимость объема V (м3) и координат центра масс (x (м) от миделя; Z (м) от основной плоскости) от высоты уровня заполнения. Значения V, Z и X соответствуют заполнению помещений генеральным грузом. Например, если в трюм № 3 поместить 2400 м3 однородного груза, то координаты его центра масс будут x = 4,10 м, Z = 4,35 м.

Вычисляются статические моменты масс грузов каждого грузового помещения относительно миделя M_x и относительно основной плоскости M_z перемножением масс P на координаты Х и Z. Результаты заносятся в таблицу. Аналогично поступают с грузом на палубе, если таковой имеется.

Следующей строкой в таблице грузового плана массу запасов заносят в колонку масс, суммарный момент масс запасов относительно основной плоскости – в колонку M_z, суммарный момент запасов относительно миделя – в колонку M_x. Отдельной строкой в колонку M_x вносится запасов. Вводят строки  для грузов, для грузов и запасов, просуммировав колонки P, M_z и M_x.

Для оценки общей прочности корпуса необходимо подсчитать сумму положительных моментов части дедвейта, расположенного в нос от миделя. Для отсека № 3 (трюм, твиндек, палуба), который пересекается миделем, момент вычисляется заново умножением массы груза в каждом помещении в этого отсека на плечо X = 5,10 м.

Окончательное суммирование по колонке P масс всех грузов и запасов дает дедвейт, по колонке M_z – момент нагрузок дедвейта относительно основной плоскости с учетом поправок на свободные поверхности и суммы M_x и По полученным суммарным параметрам грузового плана: DW, M_x, M_z, определяют водоизмещение осадки носом и кормой, среднюю осадку, дифферент, метацентрическую высоту, период бортовой качки, стрелку перегиба корпуса.

Водоизмещение

 =  _п + DW,

где  _п – водоизмещение судна порожнем при эксплуатации выбирается из прил. 1, с. 214.

Осадки носом и кормой определяются по “Диаграмме осадок носом и кормой т/х “Новгород”” (рис. 3.2, с. 28). В диаграмму входим со своими значениями дедвейта DW, момента дедвейта относительно миделя М_х и плотности забортной воды  . Если судно имеет на борту балласт, то дедвейт и момент дедвейта относительно миделя должны быть рассчитаны с учетом массы и размещения балласта. При использовании диаграммы нередко допускаются ошибки в выборе осадок носом d_н и кормой d_к. Чтобы избежать ошибок, выбор осадок производят с одновременным контролем по дифференту. Например, если через искомую точку проходит линия дифферента на корму, то меньшая из осадок – d_н, большая – d_к. По значениям d_н и d_к вычисляют среднюю осадку

d_ср = 0,5(d_н + d_к), м,

дифферент

Df = d_н – d_к, м.

Метацентрическую высоту быстро, но приближенно определяют по “Диаграмме контроля остойчивости т/х “Новгород” (рис. 4.2, с. 45). По дедвейту DW и моменту дедвейта относительно основной плоскости M_z, включающего поправки на свободные поверхности, находят точку А. По ней на вертикальных шкалах диаграммы снимается расчетная метацентрическая высота h.

Работая с диаграммой контроля остойчивости, как и с любым другим документом информации, следует, прежде всего, внимательно ознакомиться с описанием и методикой его использования. Помните, что поверхностное изучение и невнимательная работа с судовыми документами может привести к аварийной ситуации в реальных условиях эксплуатации судна!

Период бортовой качки на тихой воде определяют на “Диаграмме контроля остойчивости” по величине метацентрической высоты h горизонтальным переносом на крайнюю правую шкалу  , что дает величину периода качки судна на тихой воде в секундах.

На практике связь между  и h используется для определения резонансных зон бортовой качки и опытного определения остойчивости по периоду бортовой качки. В последнем случае, потравив швартовы, судно раскачивают у причальной стенки до амплитуды 3–4^о, например, поднимая и опуская судовыми средствами груз около борта. Секундомером замеряют период бортовой качки. На ходу раскачивание можно выполнить быстрыми перекладками руля. Знание периода качки судна на тихой воде позволяет определить резонансные зоны основного и параметрического резонанса по диаграмме Ремеза.

Стрелку перегиба корпуса снимают с “Диаграммы контроля прочности т/х “Новгород” (рис. 11.1, с. 148) по известным DW, , Df. Для этого на горизонтальной шкале дедвейта, нанесенного в тысячах тонн, нужно получить засечку, соответствующую дедвейту DW; затем вдоль наклонной линии, проходящей через дедвейт, провести от этой засечки отрезок до уровня, соответствующего дифференту Df, а от этой точки восстановить вертикаль до уровня, соответствующего        (шкала нанесена в тысячах тонно-метров).

Далее необходимо выполнить оценку приемлемости полученного грузового плана, т. е. установить, удовлетворяет ли загруженное судно требованиям Правил Регистра по посадке, остойчивости, местной и общей прочности, непотопляемости. Такой анализ проводится в следующем разделе курсового проекта.