Размещение груза

на главной палубе и на крышке трюма, а «На палубе высоко» - выше крышек тгяэивь например, автомашины, размещенные на контейнерах, погруженных на крышки _ и пин Отсчет по длине начинается от кормового перпендикуляра (0) и заканчивается на :-::сзи» перпендикуляре (L). Практически место размещения груза можно определить отсчемиделя или от любого из перпендикуляров. Более точные цифры можно взять из сушат чертежей.

Внимательно посмотрим на значения ускорений в таблице 2 Приложения 13 Кодекса СЯ оценим их с точки зрения безопасности. Начнем с поперечного ускорен: Минимальные значения этого ускорения мы видим в районе миделя судна, затек ш повышаются с приближением к оконечностям судна, причем на носу эти значения выше т

этого грузового места, за исключением сил удара, которые пропорциональны плссвш грузового места, подверженной воздействию этих ударов. Последнее применимо тольи а

Пример.

Рассмотрим силы, действующие на груз весом 30 тонн при размещении его в нижнем тт- .« на миделе (0,5L) и на крышке трюма № 1 (0,9L). Вспомним 2-й закон Ньютона: сиг масса (m) х ускорение (а). В расчетах крепления груза на судне масса измеряется в то-ащц. ускорение в м/сек .

Для удобства полученные результаты покажем в табличной форме.

Разница значительная, и это без учета сил ветра (Fw) и ударов волн (Fs), которые ввон расчеты и оценку крепления груза, погруженного на палубу. С повышением ж увеличивается и количество необходимого крепежного материала.

Практический метод.

Этот эмпирический метод показывает внешние силы, воздействующие на груз, в ы р а ж е н и е в процентном отношении к весу:

1.продольные силы в направлении к носу и корме судна - до 0,3g, или 30% от вез. груза.

2. поперечные силы в направлении к правому и левому борту - до 0,8g или 80% от в е а груза.

3.вертикальная сила вверх и вниз, без учета силы тяжести - до 0,9g или 90% от вез. груза.

18

Наибольшие значения поперечных сил возникают в сочетании с менее чем 60% наибольших значений продольных и вертикальных сил и наоборот.

Наибольшие значения продольных и вертикальных сил могут возникнуть одновременно, поскольку они имеют общие причины, т.е. бортовая и килевая качка судна.

2.5. Методы оценки сил

Существуют несколько способов оценки сил, которые, при равных вводных значениях, не дают одинаковых результатов. Причина этого в том, что отдельные методы являются, как правило, частями сложного проекта и инженерных доктрин, в основном разработанных Классификационными обществами, применяемых в судостроении и решения специальных задач, например, для размещения и крепления контейнеров. В этих системных проектах любые различия и допущения расчетных сил могут быть компенсированы другими параметрами, такими как коэффициенты безопасности. Поэтому нежелательно искать в этих системах отдельный метод расчета сил и использовать его для целей, для которых он не предназначен.

Приложение 13 к Кодексу, разработанное М М О в начале 90-х годов прошлого столетия, содержит всеобъемлющий метод расчета и оценки крепления при размещении стандартизированных и полустандартизированных грузов и крепежных устройств. Этот метод исключает его использование для контейнеров при их стандартном размещении, одобренном Классификационным обществом.

Метод Приложения 13 включает метод принятия сил, который основан на эвристической системе, используемой в судостроении и Классификационными обществами. Она приведена в простой форме вычислений, которая является частью Приложении 13 к Кодексу CSS.

Трение.

Большее количество травм в собственной квартире (по некоторым данным - около 70%) человек рискует получить в ванной комнате. Это подтверждено статистикой. А почему? Просто потому, что именно в ванной комнате наименьший коэффициент трения между стопами ног и опорными поверхностями, будь это дно ванны или пол ванной комнаты, если на него не постелили коврик.

Трение проявляется в относительном движении при контакте двух поверхностей, трущихся друг об друга. Если быть точным, то оно вызывается силами сцепления и неровностями на поверхности предметов. Сила трения зависит от веса груза, качества опорных материалов, а также от размеров соприкасающихся поверхностей. Однако при расчете и оценке крепления по Приложению 13 Кодекса CSS размеры поверхностей не учитываются, а в расчет принимается только коэффициент трения между соответствующими поверхностями.

При расчете и оценке крепления груза трение рассматривается как важный инструмент крепежной силы. Повседневный опыт показывает, что для того, чтобы сдвинуть с места какой-то вес, стоящий на земле, необходимо приложить силу, и чем тяжелее этот вес, тем большую силу придется приложить. При ровной опорной поверхности требуется меньшая сила. Именно трение между незакрепленным грузом и поверхностью палубы создает эффект, который противодействует смещению груза. Численным значением этого эффекта является сила, создаваемая совокупностью силы тяжести, коэффициента трения (ц) и ускорения силы тяжести земного притяжения (9681 кН).

Коэффициенты трения приведены в таблице 5 Приложения Кодекса CSS. Согласно этой таблице, трансформатор со стальным основанием, установленный на деревянную сепарацию, имеет р = 0,3. Стальные трубы, уложенные на стальную главную палубу, незащищенную от воздействия погодных условий дали бы значение р = 0,0.

19

Пример, приведенный ниже, показывает роль трения в креплении груза.

Пример.

В Главе 5 рассматривается расчет и оценка крепления шаровой мельницы весом 34,5 т размещенной на палубе. Коэффициент трения р = 0,3.

Сила тяжести от массы груза = 34,5 х 9,81 = 338,4 кН.

С учетом коэффициента трения получим:

0,3 х 338,4= 101,5 кН

Рис. 2.8.

р х ш х g (0,3x34,5x9,81 )

Из приведенных расчетов будет видно, что силы, препятствующие поперечному с м е ш е н а составляют 314,5 кН, из которых 101,5 кН берет на себя сила трения, а найтовы - а— остальное.

При расчете и оценке опрокидывания груза трение не рассматривается.

Трение представляет собой пассивную силу, т.е. оно проявляется как статическое т если есть попытка движения или скольжения груза, или как динамическое противоде внешней силе после начала скольжения.

Значения коэффициентов трения, используемых в расчетах крепления грузов, привет. Таблице 5 Приложения 13 Кодекса CSS.

Рис 2.9.

20

Пример.

Деревянный ящик, размещенный на деревянной сепарации, начал движение, когда основание поднялось на 0,87 м. Длина горизонтали = 2,10 м. Определить коэффициент трения.

, . £ . Ш . 0,41 « 2 2 °

Ъ2,10

Ящик начнет смещать примерно при угле = 22°.

Однако трение может в значительной степени уменьшиться, либо совсем не проявиться, если на палубе будут остатки прежнего насыпного груза или влаги. Поэтому перед погрузкой груза следует тщательно очистить и высушить поверхность палубы. Также на значение величины трения влияет и вибрация судна, которую компенсируют найтовы.

Сила трения повышается вертикальной составляющей крепежной конструкции (Ь), которая своей силой прижимает грузовое место к палубе. Это значение можно вычислить, если разделить длину вертикальной составляющей найтова на его длину, либо зная значение угла а, получить синус этого угла. В обоих случаях полученные значения умножаем на CS найтова

а

b А7

Вертикальная составляющая добавила 38,7 кН.

2.6. Остойчивость.

Необходимо, чтобы груз был погружен так, чтобы остойчивость судна по окончании погрузки соответствовала условиям предстоящего рейса. Термин «остойчивость» означает как начальную статическую остойчивость судна, так и его динамическую остойчивость, что подразумевает расчет необходимых величин - восстанавливающих плеч при определенных углах наклонения судна. Значение начальной метацентрической высоты МЦВ, или GM важно, поскольку именно оно используется при расчетах периода качки и в оценке прочности крепления.

Помните, что начальная МЦВ, это значение вычисленной метацентрической высоты, затем исправленное на влияние свободной поверхности жидкостей в танках (обозначается GMf).

21

2.6.1. Минимальное значение МЦВ.

Для того чтобы убедиться, что судно имеет соответствующее значение 1 предстоящего рейса, как на время отхода из порта погрузки, так и по прибытие: выгрузки, капитан судна или грузовой помощник, выполняя расчеты перед погруя щ должен учесть веса палубного груза, груза в трюмах и твиндеках, балласта и топл расчете МЦВ на приход судна в порт назначения следует учесть расход топлива и : переходе. При этом если на отходе судна топливные танки и танки пресной воды, в о з э о щ были полными, то из-за расхода топлива и/или воды на переходе в них образуется с в о с ч д в поверхность, которую следует учесть при расчете М Ц В на переходе. Поэтому —щ—t приходится отказываться от части палубного груза из-за необходимости принять балласг: танки двойного дна, чтобы получить соответствующее значение М Ц В .

Пункт 3.2.1.4. Кодекса остойчивости неповрежденного судна 2002 года (IS Code. 21 указывает, что начальная М Ц В всех судов не должна быть менее 0,15 м. Эта в е л - Н Е является минимальным начальным М Ц В для любого судна, уходящего в Единственным исключением из этого требования являются суда, перевозящие лесной гл палубе, МЦВ которых должна быть не менее 0,10 метров на протяжении всего рейса, требование приведено в пункте 4.1.3.3 IS Code, 2002. Если значение М Ц В менее 0,15 i должны выполняться критерии, приведенные в пункте 3.1.2.1 того же Кодекса, критерии показывают величины минимальных площадей под кривой восстанавливающих моментов (кривая GZ) в диапазонах углов наклонения судна <€». именно:

0 до 30° включительно - не менее 0,055 метр • радиан 0 до 40° включительно - не менее 0,09 метр • радиан

0 от 30° до 40° включительно - не менее 0,03 метр • радиан

Не забывайте первоначальный результат делить на 57,3, чтобы получить значение в м • ры_

Примечание. Этот метод дает приблизительный результат. Для более получения значения определяйте площади треугольника в диапазоне от 0° до 10°, а затем пл трапеций через каждые 10° вплоть до 40°. Сумма полученных результатов даст вам зна соответствующих площадей. Либо используйте правило Симпсона.

Плечо восстанавливающего момента (GZ) должно быть не менее 0,20 м при угле равного или более 30° (пункт 3.1.2.2. IS Code 2002).

Максимальное значение плеча статической остойчивости должно возникать при угле креш выше 30°, но не менее 25°.

С 01 июля 2010 года вступает в силу Кодекс остойчивости неповрежденного судна 2008 г а м (IS Code, 2008), в котором значения этих критериев, приведенных в соответств}толлс пунктах главы 2, не изменились.

22

2.6.2.Максимальное значение МЦВ.

Что касается максимальной МЦВ, то руководства указывают требования только для судов, перевозящих лесной груз на палубе. Для других случаев нет каких-либо особых требований. Для лесовозов параграф 2.5 Кодекса Перевозки Лесных Грузов на Палубе устанавливает, что МЦВ, желательно, не должна превышать 3% от ширины судна во избежание чрезмерных ускорений при бортовой качке.

Для судна, типичного лесовоза, ширина которого 25 метров, М Ц В не должна быть более 0,75 метров. Требования по креплению палубного груза леса основывается на принципах, которые немногим отличаются от принципов для остальных грузов. По этой причине необходимо, чтобы М Ц В лесовоза не было чрезмерным, что, в свою очередь, гарантирует небольшие ускорения при бортовой качке.

Остойчивость напрямую влияет на значение и период бортовой качки судна, а именно бортовая качка и вызывает наиболее значительные силы, действующие на груз.

В задачу этой книги не входит рассмотрение остойчивости в полной мере, остановимся только на аспектах, влияющих на крепление грузов. В зависимости от значения МЦВ суда бывают остойчивыми, валкими и невалкими. Будет судно остойчивым, валким или невалким зависит от положения метацентра (М) относительно центра тяжести судна (G), а значит от величины GM.

Если с первым термином все понятно, то валкие суда - это суда с недостаточным значением МЦВ. Эти суда легко накреняются и очень медленно возвращаются в вертикальное положение. Опасность для крепления здесь в том, при значительном крене, иногда 20° - 25°, и медленном возвращении в вертикальное положение крепежные конструкции слишком длительное время находятся под нагрузкой. Невалкие суда - суда с чрезмерным значением МЦВ. Такие суда сложно накренить, и они очень быстро возвращаются в вертикальное положение, иногда с эффектом плетки. Из-за этого крепежные конструкции постоянно находятся под значительными динамическими напряжениями.

Положение метацентра обязательно должно быть выше центра тяжести судна. Если разложить слово метацентр на составляющие, то «мета» с греческого означает «после», т.е. эта точка должна располагаться после, или выше центра тяжести.

Теперь можно спросить, а каков приемлемый диапазон М Ц В судов, не перевозящих лесные грузы? Понятно, что приемлемое значение начальной остойчивости зависит от размеров и типа судна. Значение верхнего предела приведено в Таблице 4 Усовершенствованного Метода Расчета Приложения 13 к Кодексу CSS, где должен применяться поправочный коэффициент, когда ширина судна (В), деленная на величину его М Ц В (GM) меньше 13.

Эта таблица показывает, что верхний предел частного от деления ширины на МЦ В (B/GM) этого судна, должен равняться 13 или более.

Поправочный коэффициент принимает во внимание тот факт, что если судно имеет большую МЦВ, а отсюда и соотношение В/МЦВ меньше 13, период бортовой качки будет коротким, и силы и ускорения большими. Для судна шириной 30 метров это означает, что его М Ц В должна быть менее 2,3 метров, а для судов шириной 20 метров - менее 1,5 метров, чтобы избежать этого поправочного коэффициента.

Применяя формулу поперечной качки, приведенной ниже, эти значения ширины и МЦВ, переведенные в величины периодов бортовой качки, для большего судна будут равняться 15,8 секунд, а для меньшего - 13,1 секунды. Все это соответствует обычной хорошей морской практике, которая призывает избегать коротких периодов бортовой качки. Принимая все это во внимание, можно сказать, что МЦВ меньшего судна, в идеале, должна

23

быть в пределах от 0,5 до 1,5 метров, а М Ц В большего судна - от 0,5 до 2,3 метра. Гц mi должны всегда черпать информацию из судовых наставлений по остойчивости, котарив содержат примеры различных условий погрузки, в которых приводятся значения \СЖ дифферент и другие критерии остойчивости, для которых конструировалось судно.

Эта таблица четко показывает, что с увеличением значения B/GM величина п о п р я и уменьшается, а при соотношении B/GM > 13 поправка равна 1,0. Поскольку ширина .

его МЦВ и период качки тесно связаны, рассмотрим их.

2.6.3. Период качки.

Период качки - это время одного полного колебания судна из вертикального положи правый борт, затем на левый борт и снова в вертикальное положение. Замерив не^н периодов качки, и получив среднее значение периода, из таблицы периодов качки, кетгтав всегда находится на мостике, можно узнать величину М Ц В .

Где-то в середине 70-х годов прошлого столетия я стал свидетелем (наше судно тогда стаей на внутреннем рейде порта Находка), как судно (не помню, к сожалению, его н а з в а н а грузом леса отошло от причала лесного терминала мыса Астафьева порта Нах направилось на выход. Ему нужно было повернуть вправо, чтобы лечь на выходные с: Когда судно находилось на циркуляции, оно резко легло на левый борт, и часть п а т . г груза леса ушла за борт.

Позже из бюллетеня, которые в те времена регулярно выпускала Служба безопасЕ:с-з мореплавания Дальневосточного пароходства, мы узнали, что причиной аварии стало : старший помощник капитана после окончания погрузки трюмов и перед погрузкой пах также в процессе ее погрузки неправильно определял период качки. При замерах ж принимал во внимание только время качки судна с одного борта на другой, что приме—s равняется половине периода этой качки. Результат - большое количество бревен оказалн!. плавающими по акватории порта с понятными для судовладельца последствиями.

В случае отсутствия вышеупомянутой таблицы, М Ц В (GM) из периода качки межаш вычислить из формулы:

чТ )

Где: GM - метацентрическая высота, м.

С- константа

В- ширина судна, измеренная от внешней кромки бортов, м.

Т - период качки судна, сек.

24

Рис 2.12. Правильный порядок замера периода качки.

Для судов длиной 70 метров и менее значения константы следующие:

0,88 - судно в порожнем состоянии или в балласте.

0,78 - жидкие запасы на судне составляют 2 0 % от дедвейта. 0,75 - жидкие запасы на судне составляют 10% т дедвейта. 0,73жидкие запасы на судне составляют 5% дедвейта.

Для более крупных судов или судов с большим коэффициентом полноты значение константы принимают = 0,8.

Теперь посмотрим, что могло стать причиной сброса каравана леса на том судне.

Это был лесовоз типа «Беломорсклес» польской постройки. Его длина = 115,00 метров, ширина 16,70 метров. Полный период качки примерно = 24 сек., половина периода примерно = 12 сек.

Во втором случае: GM = ^ 0,8x16,70 ^ = 1,24 м 12

Получив «повышенное» значение МЦВ, старпом, видимо, решил, что можно взять больше груза на палубу (в те времена это приветствовалось, благо было много всяких поводов - то очередной съезд КПСС, то годовщина чего-нибудь), чтобы понизить значение МЦВ . В результате она стала слишком малой или, возможно, отрицательной, и судно из остойчивого стало «невалким». При повороте вправо оно слишком круто легло на левый борт, и оставалось в этом положении до тех пор, пока не разрушились стензели и крепление, после чего груз ушел за борт.

25

Глава 3. ПРИНЦИПЫ РАЗМЕЩЕНИЯ И КРЕПЛЕНИЯ.

3.1. Схемы размещения

Существуют три основных схемы размещения груза, а именно:

1 .Поперечное размещение.

2..Размещение у бортов. 3.Одинарное размещение

продольными переборками. В этом случае, как правило, требуется минимальное крепл Защита от продольных сил требуется в носовых и кормовых трюмах, поскольку может быть снижено от возникновения временных вертикальных сил. Может потреб

уплотнение поверхности груза, поскольку есть вероятность его перемещения в вертикатьаш направлении. Типовыми примерами являются большие партии генеральных грузов, таив как мешки, барабаны, паллеты и стальные рулоны в грузовом трюме.

3.1.2. Размещение у бортов

Защита от поперечных сил обеспечивается судовыми стационарными конструкциями т е з * у одного борта. Поэтому требуется поперечное крепление с другого борта, а также некстгоа продольное крепление. Типовыми примерами являются небольшие партии генерал груза, расположенные под палубой в стороне от просвета люка, на который затем быть загружен другим грузом, например, контейнерами.

3.1.3. Одинарное размещение.

Эта схема применяется к отдельным грузовым местам, размещаемым на палубе или в и требует крепления со всех сторон. Типичными примерами могут служить т

грузовые места, дорожная техника и трейлеры на судах ро-ро и штабеля контейнере* контейнеровозе.

Рис 3.1. Поперечное размещение (1), размещение у бортов (2), одинарное размещение (3)

26

3.2. Принципы крепления.

Использование крепежных материалов на борту судна стоят времени и денег. Поэтому, очень важно, чтобы цель каждого мероприятия по креплению полностью понимались в свете

эффекта и эффективности.

3.2.1.Эффекты крепления

Крепежный материал, закрепленный к грузу, может иметь три эффекта, которые отличаются друг от друга, хотя могут и сочетаться:

а. прямое крепление предусматривает применение найтовов, опор и упоров для того, чтобы напрямую передать внешние силы от груза к судовым конструкциям. Наилучшим образом это достигается, если направление этого найтова, опоры или упора как можно ближе совпадает с направлением силы, которой они противостоят. Например, найтов, заведенный для предотвращения поперечного скольжения, должен заводиться в поперечном направлении и как можно ближе к горизонтали (параллельно палубе).

б. крепление трением предусматривает применение и предварительное натяжение найтовов так, чтобы увеличить вертикальную силу, направленную к основанию груза. Соответствующий найтов должен заводиться близко к вертикальному направлению. Этот метод менее эффективен, чем прямое крепление по двум причинам. Первая причина - полезная дополнительная сила трения равна силе в креплении, умноженной на коэффициент трения 0,3, в случае применения деревянной сепарации. Поэтому используется только 30% крепежной прочности найтова. Вторая причина - сила в креплении в большей степени зависит от предварительного натяжения, которая сохраняется недолго вследствие осадочного эффекта. Но также есть и преимущество. Крепление трением, если выполнено эффективно, действует в любом направлении, т.е. вперед и назад, на правый и левый борт. Основная причина применения этого крепления в ограниченном пространстве на борту судна и другие ограничения. Типичный пример крепления почти только трением можно встретить при размещении груза леса на палубе судна от борта до борта.

в. уплотнение означает применение крепежного материала для повышения плотности укладки большого количества грузовых мест. На судовые конструкции не передаются ни прямые, ни косвенные силы. Таким образом, уплотнение всегда должно быть обязательно объединено с надежной схемой укладки, например, поперечное размещение. Типичным примером уплотнения является крепление стальных рулонов в трюмах.

3.2.2.Эффективность

Эффективность крепежного устройства или всей крепежной конструкции может быть выражено ее однородностью. Это можно установить, применяя следующие определения:

цепи. Любые элементы в крепежном устройстве, которые прочнее самого слабого, не улучшают его возможностей и ведут к усталостному износу материала.

б. однородная крепежная конструкция состоит из крепежных устройств соответствующим образом адаптированной прочности и геометрической конфигурации, чтобы в случае предельной внешней нагрузки все устройства несли свою долю нагрузки, но не нагружались свыше их MSL.

Обеспечение однородности крепежных устройств и конструкций не всегда легкое дело, но, точки зрения экономики, ее всегда следует иметь в виду.

27