МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ МОРЕХОДНЫЙ КОЛЕДЖ ТЕХНИЧЕСКОГО ФЛОТА

ОДЕССКОЙ НАЦИОНАЛЬНОЙ МОРСКОЙ АКАДЕМИИ

«УТВЕРЖДАЮ»

Заместитель начальника колледжа

по учебной работе

Э.Ф.Малай

« » 2012г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению лабораторных и практических работ

по предмету «Управление судном» для бакалавров.

г.Одесса

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

«РАСЧЕТЫ ПО САМОСТОЯТЕЛЬНОМУ СНЯТИЮ СУДНА С МЕЛИ».

Цель работы:

Целью настоящей работы является закрепление теоретических знаний по теме: «Технология работ по снятию судна с мели», а также обучение курсантов практическим навыкам по расчету давления корпуса судна на мели и требуемого усилия для снятия его с мели.

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Кинетическая энергия судна при посадке на мель расходуется на преодоления силы трения корпуса о грунт, разрушение корпуса и подъем судна на высоту, равную патере осадки. Из-за уменьшения средней осадки возникает вертикальная реакция фунта, равная ' разности водоизмещения судна до и после посадки его на мель. Если корпус при посадке судна на мель получит пробоину, то сила давления на грунт увеличится на количество воды, влившегося внутрь корпуса.

В зависимости от характера посадки и грунта производится выбор способа снятия судна с мели:

1. Самостоятельное снятие работой своим ГД.

2. Стягивание судами-спасателями.

1. Выгрузка части груза, передача топлива, откачка балласта, пресной воды. Иногда выбрасывают за борт часть груза.

2. Уборка грунта вокруг аварийного судна винтами спасателей. Могут использоваться дноуглубительные снаряды. На каменистых грунтах возможны взрывные работы.

3. Комбинированным способом; одновременная отгрузка груза, размывка грунта и приложение тяговых усилий.

Сила взаимодействия судна на грунт R в общем случае равна:

(1)

где D - водоизмещение судна до посадки на мель, т;

D’ - водоизмещение судна после посадки на мель, т;

∆D - потерянное водоизмещение, т;

Р_в - масса поступившей внутрь корпуса забортной воды, т.

Потерянное водоизмещение при малых углах крена и дифферента, а также при отсутствии изгиба корпуса приближенно определяется по формуле

(2)

где q - число тонн на 1 см осадки;

- изменение средней осадки, см. (3)

Примечание. Для перевода R в кН необходимо q и Р_в умножить на g=9,81 м/с.

При значительной величине ∆Т_ср потерю водоизмещения следует определять по грузовой шкале.

Массу поступившей внутрь корпуса забортной воды можно определить из формулы

(4)

где γ- плотность забортной воды, т/м ;

V_i - объем затопленной части судовых отсеков, м

Значения V₁, V₂,…V_n определяются из замеров уровней воды в отсеках по калибровочным таблицам или по формуле

(5)

где µ_i - коэффициент проницаемости отсека (см. ниже);

l_i, b_i - длина и ширина отсека, м;

t_i - высота уровня воды в отсеке, м;

δ_i - коэффициент полноты отсека (см. таблицу).

Коэффициент полноты отсека δ

Расположение отсека	Без второго дна	Под вторым дном
В оконечности судна	0,5 0,6	0,7 0,8
В средней части судна	0,8 0,9	1,0

Средние значения коэффициента проницаемости отсеков:

• Пустые трюмы - 0,97;

• Трюмы с грузом - 0,6;

• Пустые междудонные танки - 0,97;

• Жилые помещения - 0,95;

• Машинное отделение -0,85;

• Котельное отделение - 0,80;

• Кладовые снабжения - 0, 70.

Общая формула коэффициента проницаемости

(6)

где V_n - объем отсека, м. куб.

V_гр - суммарный объем груза, который не может быть заполнен водой, м. куб.

Если трюм заполнен грузом не полностью, то объем подпалубных пустот нужно рассчитывать отдельно. Тяговое усилие (в тс), необходимое для снятия судна с мели, равно:

(7)

где f- коэффициент трения корпуса о грунт.

Значение коэффициента f

Глина жидкая, ил - 0,10 - 0,22

Глина мягкая - 0,23 - 0,30

Глина с песком - 0,30 - 0,35

Песок - 0,35 - 0,40

Галька - 0,40 - 0,47

Каменистый грунт - 0,35 - 0,60

Для уменьшения коэффициента трения рекомендуется создавать вибрацию корпуса работой главного двигателя на задний ход.

Тяговое усилие (в тс), создаваемое главным двигателем, приближенно может быть рассчитано по формуле:

(8)

где N_e - эффективная мощность, л. с.

Если N_e выражено в кВт, то тяговое усилие (в кН) будет равно:

(9)

Тяговое усилие винтов на задний ход у дизельных судов приближенно равно 0,7 тягового усилия на передний ход (у турбоходов - 0,5).

(10)

В том случае, когда суммарного тягового усилия будет недостаточно, то для снятия судна с мели необходимо уменьшить его давление на грунт, выгрузив часть груза. Для полной ликвидации давления судна на грунт необходимо выгрузить такое количество груза, масса которого равна потерянному водоизмещению

(11)

где Q - масса выгружаемого груза, т;

R - сила реакции давления судна на грунт, тс;

K_n - коэффициент присоса корпуса к грунту (при песчаном - 1,15, при глинистом - 1,25).

Однако разгрузка судна, сидящего на мели, является сложной операцией, требующей наличия другого судна, перегрузочных средств и благоприятной погоды. Поэтому отгружают, как правило, минимальное количество груза и максимально используют силу тяги. В этом случае масса выгружаемого груза определяется по формуле

(12)

Исходные данные для выполнения расчетов

1. Число тонн на сантиметр осадки.

2. Средняя осадка перед посадкой судна на мель.

3. Средняя осадка после посадки.

4. Длина и ширина затопленного отсека.

5. Вид затопленного отсека.

6. Высота воды в отсеке, приблизительно равная средней осадке на мели.

7. Характер грунта в районе посадки.

8. Эффективная мощность двигателя на передний ход.

Пример. Судно сидит на мели всем корпусом, грунт - глина с песком, корпус водотечности не имеет, ∆T_ср =50 см, q = 15 т/см, N_e= 7000 л.с.

Решение.

1. Определяем реакцию грунта, R = q∆T_ср = 15·50 = 750 тс.

2. Определяем усилие, необходимое для снятия судна с мели

Т_ст = fR = 0,3·750 = 225 тс

3. Определяем мощность дизеля на задний ход

.

Мощности заднего хода недостаточно, чтобы снять судно с мели, поэтому принимаем решение выгрузить минимальное количество груза по формуле, принимая коэффициент присоса равным 1,15

=1,15(750- )= 675т.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Как рассчитать реакцию грунта для судна на мели?

2. Как определить потерянное водоизмещение?

3. Как определить массу воды, поступившую внутрь корпуса через пробоину?

4. Что обозначает коэффициент проницаемости отсеки?

5. Что обозначает коэффициент полноты отсека?

6. Как определить тяговое усилие, необходимое для снятия судна с мели?

7. Как определить тяговое усилие, создаваемое главным двигателем при работе на задний ход?

8. Как определить минимальное количество груза, подлежащего выгрузке в сочетании с тяговым усилием?

9. Какие Вам известны способы снятия судна с мели?

10. Что определяет коэффициент присоса?

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Справочник капитана. Под редакцией Г.Г. Ермолаева. М. Транспорт. 1988.

2. Дунаевский Я.И. Снятие судна с мели. М. Транспорт. - 1984.

3. Кубачев Н. А. и др. Сборник задач по управлению судами. м. Транспорт. 1984.

4. Управление судном/ Под редак. Снопкова В.Й. М. Транспорт. - 1991.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ.

№№ п/п	q т/см	∆Т в см	l, b, t отсека в м	Ne, л.с.	Грунт	Расположение отсека	Вид отсека
1	15	30	20х10х5	7000	жидкая глина	в средней части	кладовая
2	60	100	40х15х6	9000	галька	в оконечности	трюм
3	18	50	20х8х4	8000	камень,булыж	над вторым дном	МО
4	40	100	40х15х8	10000	камен. плита	оконечность без 2 дна	трюм
5	35	50	30х12х8	12000	песок	в средней части	трюм
6	80	100	30х35х10	20000	галька	в средней части	трюм
7	70	50	40х32х10	18000	мягкая глина	оконечность без 2 дна	трюм
8	10	130	20х8х6	10000	жидкая глина	над вторым дном	МО
9	25	40	30х12х7	9000	галька	в оконечности	кладовая
10	35	50	35х15х8	15000	камень,булыж	оконечность без 2 дна	трюм
11	45	50	40х30х9	13000	глина	над вторым дном	трюм
12	40	40	40х30х10	14000	песок	оконечность без 2 дна	трюм
13	30	40	30х14х9	10000	песок	в средней части	трюм
14	20	60	35х20х8	16000	галька	в оконечности	трюм
15	25	60	30х12х8	8000	мягкая глина	над вторым дном	МО
16	65	70	30х35х10	12000	камен. плита	оконечность без 2 дна	трюм
17	55	80	40х32х10	7500	глина	в средней части	трюм
18	75	65	20х10х8	9500	галька	в средней части	кладовая
19	25	55	30х10х10	11500	песок	в оконечности	трюм
20	20	90	35х15х10	11000	камен. плита	оконечность без 2 дна	трюм
21	55	95	20х10х5	17000	жидкая глина	над вторым дном	МО
22	60	70	40х18х5	16000	камень,булыж	над вторым дном	МО
23	40	110	20х12х6	10000	глина	оконечность без 2 дна	кладовая
24	50	120	25х10х5	15000	галька	в оконечности	кладовая
25	25	80	45х14х9	9000	мягкая глина	в средней части	трюм
26	35	90	25х16х6	8000	камен. плита	над вторым дном	трюм
27	70	30	20х20х5	12000	песок	оконечность без 2 дна	кладовая
28	80	50	40х20х6	18000	мягкая глина	в оконечности	кладовая
29	15	90	25х20х4	7000	галька	над вторым дном	МО
30	10	120	25х14х9	10000	глина	в средней части	кладовая

Практическая работа

«ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛЫ ДАВЛЕНИКОРПУСА СУДНА НА ГРУНТ ПРИ ПОСАДКЕ СУДНА НА МЕЛЬ И НЕОБХОДИМОГО УСИЛИЯ ДЛЯ СНЯТИЯ ЕГО С МЕЛИ».

Цель работы:

Целью настоящей работы является закрепление теоретических знаний по определению силы давления корпуса на грунт при посадке на мель путем выполнения практических расчетов, а также расчета требуемого усилия для снятия с мели.

Рекомендуется повторить материал по организации действий экипажа судна при посадке на мель.

Основные теоретические сведения.

Кинетическая энергия судна движущегося со скоростью V после остановки из-за посадки на мель расходуется на: преодоление силы трения корпуса о грунт; разрушение корпуса, подъем судна на высоту, равной потере средней осадки. Из-за уменьшения Т_ср возникает вертикальная сила, реакции грунта, равная разности водоизмещения судна до и после посадки на мель. Если корпус при посадке судна на мель получит пробоину, то сила давления на грунт увеличится на величину веса влившейся внутрь корпуса воды.

В зависимости от характера грунта в районе посадки сила реакции может быть распределена на значительной площади (при посадке на ровный грунт) или сконцентрирована на небольшой площади (посадка на камни). В соответствии с характером посадки производится выбор способа снятия с мели.

Для обоснованного определения требуемого усилия по снятию с мели необходимо определить силу реакции грунта.

Точность расчета силы давления зависит от достоверности определения средней осадки и дифферента перед посадкой и точности снятых после посадки на мель осадок носа и кормы, а также правильности расчета веса воды, влившейся через пробоину.

При отсутствии водотечности сила давления на грунт рассчитывается по формуле:

где N - сила давления на грунт, кН;

q - число кН на 1м осадки, кН/м;

Т_ср - средняя осадка судна перед посадкой, м;

Т_ср1 - средняя осадка судна на мель, м.

Дополнительное давление на грунт N1 влившейся в отсек воды определяется по таблицам или кривым емкости. Если необходимо определить массу влившейся воды в те отсеки судна, по которым нет кривых их объема, то это можно сделать по приближенной формуле:

где γ - удельный вес забортной воды;

К₁ - коэффициент общей полноты отсека;

К₂ - коэффициент проницаемости отсека;

l, b - длина и ширина затопленного отсека, м;

h_b - высота уровня воды, м.

Коэффициент общей полноты отсека принимается равным: в средней части для судов без второго дна 0,8 - 0,9 , над вторым дном - 1,0, в оконечностях для судов без второго дна 0,5 - 0,6, над вторым дном 0,7÷0,8.

Коэффициент проницаемости можно определить по таблице:

Вид отсека	Коэффициент К2
Пустые трюма	0,97
Цистерны в междудонном пространстве	0,97
Помещение экипажа и пассажиров	0,95
Машинное отделение малых судов	0,75
Котельное отделение	0,80
Кладовые различного снабжения	0,70

Если приходится рассчитывать вес воды, влившейся в трюм с грузом, следует сначала рассчитать объем влившейся воды, считая трюм пустым, а затем из полученного объема вычесть объем груза от пайола до уровня воды.

Суммарная сила давления судна на грунт

Если судно не получило значительных повреждений днища и пробоин, то необходимая для снятия с мели сила может быть рассчитана по формуле:

,

где F - требуемое усилие, кН;

f - коэффициент трения о грунт. Значения коэффициента можно выбрать из таблицы:

№№ п/п	Грунт	Значения коэффициента f
1.	Жидкая глина	0,18-0,22
2.	Мягкая глина	0,23 - 0,30
3.	Глина с песком	0,30 - 0,32
4.	Песок мягкий	0,35-0,38
5.	Галька	0,38- 0,42
6.	Каменная плита	0,30-0,42
7.	Камень - булыжник	0,42 - 0,55

Приведенный коэффициент трения не учитывает явление присасывания, которое увеличивает силу стягивания на 5÷25%.

Рекомендуемый порядок выполнения работы.

Исходные данные для выполнения расчетов:

1. Число кН на 1см осадки, q, кН/см;

2. Средняя осадка судна перед посадкой, Т_ср, м;

3. Средняя осадка судна после посадкой, Т_ср1, м;

4. Длина и ширина затопленного отсека, м;

5. Вид затопленного отсека;

6. Высота уровня воды в отсеке, h_b м;

7. Характер грунта в районе посадки.

При выполнении работы необходимо по данным таблицы 3 и но меру варианта выбрать значения параметров и рассчитать необходимое усилие для стягивания с мели.

Пример: Судно сидит на мели всем корпусом, грунт - глина с песком, пробоин нет, ста присасывания 10%. Т_ср= 6,9м;

Т_СР1 = 6,4м; q = 15000кН/м.

Решение

1. Определить силу давления корпуса судна на грунт.

2. Определяются усилие, необходимое для снятия судна смели.

Примечание: Учитывать присасывание 10%.

ДАННЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

№№ п/п	q кн/м	Тср, м	Tср1, м	l м	b м	hb м	Грунт	Расположение отсека	Вид отсека
1	15000	6,5	6,2	20	10	5,0	жидкая глина	в средней части	кладовая
2	60000	9,5	8,5	40	15	6,0	галька	в оконечности	кот. отдел
3	18000	7,0	6,5	20	8	4,0	камень булыжн	над вторым дном	МО
4	40000	9,0	8,0	40	15	8,0	каменная плита	оконечность без 2 дна	трюм
5	35000	8,5	8,0	30	12	7,5	песок	средняя часть	трюм
6	80000	11,0	10,0	30	35	10,0	галька	средняя часть	трюм
7	70000	10,0	9,5	40	32	9,5	мягкая глина	средняя часть	мо
8	10000	6,5	5,2	20	8	5,2	жидкая глина	средняя часть	кот. отдел
9	25000	7,2	6,8	30	12	6,8	галька	средняя часть	трюм
10	35000	8,8	8,3	35	15	8,3	камень булыжн	над вторым дном	трюм
11	45000	9,5	9,0	40	30	9,0	галька	над вторым дном	трюм
12	40000	9,5	9,1	40	30	9,1	песок	в оконечности	трюм
13	30000	9,0	8,6	30	14	8,6	песок	в оконечности	трюм
14	20000	8?5	8,0	35	20	8,0	галька	оконечность без 2 дна	трюм
15	25000	8,5	8,0	30	12	8,0	глина с песком	оконечность без 2 дна	трюм
16	35000	8,5	8,0	20	10	5,0	жидкая глина	в средней части	кладовая
17	80000	11,0	10,0	40	15	6,0	галька	в оконечности	кот. отдел
18	70000	10,0	9,5	20	8	4,0	камень булыжн	над вторым дном	МО
19	10000	6,5	5,2	40	15	8,0	каменная плита	оконечность без 2 дна	трюм
20	25000	7,2	6,8	20	8	5,2	жидкая глина	средняя часть	кот. отдел
21	15000	6,5	6,2	30	12	7,5	песок	средняя часть	трюм
22	60000	9,5	8,5	30	35	10,0	галька	средняя часть	трюм
23	18000	7,0	6,5	40	32	9,5	мягкая глина	средняя часть	МО
24	40000	9,0	8,0	20	8	5,2	жидкая глина	средняя часть	кот. отдел
25	10000	6,5	5,2	35	15	8,3	камень булыжн	над вторым дном	трюм
26	35000	8,8	8,3	40	30	9,1	песок	в оконечности	трюм
27	45000	9,5	9,0	30	14	8,6	песок	в оконечности	трюм
28	20000	8?5	8,0	35	20	8,0	галька	оконечность без 2 дна	трюм
29	25000	8,5	8,0	30	12	8,0	глина с песком	оконечность без 2 дна	трюм
30	35000	8,5	8,0	20	10	5,0	жидкая глина	в средней части	кладовая