Размещение груза

Пункт 7.2.1.

Значение угла вертикального крепления а больше 60° уменьшает эффективность крепления, показанного на этом рисунке, имея в виду скольжение грузового места. Следует рассмотреть исключение таких устройств из расчета равновесия сил, если это не повлечет опрокидывания; либо после заведения найтова хорошо его «набить», а в рейсе постоянного его «подтягивать».

Рис 5.7.

Любой горизонтальный угол крепления, т.е. отклонение от поперечного направления, не должен превышать 30°, в противном случае следует рассмотреть возможность исключения этого крепления из расчета равновесия поперечного скольжения.

Пункт 7.2.3.

Примечание: продольные компоненты поперечных средств крепления не должны приниматься более 0,5CS.

5.2 Замечания по применению усовершенствованного метода.

Этот метод является простой моделью реальности, обладающим определенными преимуществами по сравнению с даже очень простыми эмпирическими методами, а именно:

-Этот метод четко показывает, какие условия, такие как размер судна, скорость хода, остойчивость и место расположения груза оказывают влияние на величины внешних сил, действующих на груз. Он дает лучшее понимание рисков, связанных с креплением груза.

-Используя в расчетах коэффициенты трения между основанием груза и прокладочным материалом, а также благоприятными углами заведения найтовов, этот метод поощряет хорошую морскую практику. Также он полезен и как средство обучения.

-Этот метод принимает в расчет возможное неоднородное распределение сил в крепежных устройствах включением коэффициента безопасности, применяемых к значениям MSL крепежных устройств.

79

Этот метод очень гибок, и позволяет проверить различные сочетания к р е п е ж е й устройств, например, стопоров, распорок и т.д., а не только найтовов в ел: крепежных конструкциях

- Этот метод не использует уравнения. Математические формулы показывают в л а г а в всех введенных элементов, и, прежде всего, остаточный резерв прочности чежзт внешними силами или моментами и держащей способностью элементов крепленнх

Применяя этот метод, следует помнить об его особенностях. Ниже приведены комментарш и пояснения, которые помогут избежать некоторых ошибок при его применении.

коэффициента трения, сумму прочности всех крепежных устройств, выраженных в их V: деленных на коэффициент безопасности и умноженных на коэффициент "f', если это нах

В частности, значения MSL обычных найтовов из стального троса, которые собраны различных устройств, часто завышены, если принимают в расчет только один эле например, «двойной трос диаметром 18 мм, т.е. в виде кренгельса», при этом не при во внимание другие устройства.

Сам по себе MSL «двойного троса диаметром 18 мм» = 2 х 1,82 х 50 х 0,8 = 259 кН. Но трос может крепиться к талрепу с диаметром резьбы 30 мм, M S L которого = 3 х 20 х 0.5 = кН. Если же все эти устройства заведены к плохо приваренному D - образному рыму, этого рыма будет еще ниже.

Поэтому, при расчете прочности крепежного устройства, наивысшую осторожность слел проявить, во-первых, чтобы значения MSL устройств крепежной конструкции были п: равными, а во-вторых, в расчеты вносить крепежное устройство с наименьшим з н а ч е н а » MSL как MSL всей крепежной конструкции.

5.2.2 Применение элементов Приложения 13 в сочетании с элементами других методов расчета прочности крепления.

До появления метода расчета и оценки прочности крепежных устройств по Приложеник большинство морских сюрвейеров использовали другие методы, которые иногда оыж составлены из элементов, взятых из Правил Классификационных обществ и из справочник;* для инженеров - машиностроителей. Понятно, что результаты расчетов часто резв» отличались. Здесь мы сталкиваемся со случаем, когда при расчете крепления контейнер: » выполняемых по правилам Германского Ллойда, используются коэффициенты безопасности крепежных устройств, принятых, скажем, в DNV.

После опубликования метода Приложения 13 эта тенденция продолжалась, но уже использованием некоторых элементов Приложения 13. Это совершенно неправильно Е Ю двум причинам:

1.Как усовершенствованный, так и альтернативный метод расчета представляет собо* уравновешенную систему, в которой допуск внешних нагрузок и определение мер нх сдерживания хорошо сбалансированы и отрегулированы, как с точки зрения безопасности, так и экономии.

2.Усовершенствованный метод расчета используется уже около 15 лет, и признан i качестве рабочего эталона, как страховщиками, так и судами различного уровня. Нет никакой пользы или преимуществ в создании какого-то другого метода оценка крепежной конструкции, кроме риска получить обвинения в непрофессионализме.

80

5.2.3Преобразование формул равновесия.

Некоторые пользователи считают возможным преобразовывать формулы равновесия с тем. чтобы сразу получить количество требуемых найтовов, как это делается в Эмпирическом методе. Например:

Формулу скольжения Fy <0,3 х т х g + пх CS xf

Преобразуют в формулу п > ^ ^g*™*^

В ходе создания Усовершенствованного метода расчета в рабочей группе И М О происходили дискуссии относительно того, стоит ли ставить определение количества найтовов на первое често. В конце концов, было принято решение представить метод в виде формулы, в которой между правой и левой частями стоит знак «<», а не соблазнительный знак «=», с той мыслью, гго пользователь всегда будет стремиться к получению большего значения в правой части рормулы.

Здним из недостатков преобразованной формулы в том, что в ней уже нет гибкости в вменении углов заведения найтовов или замене средств крепления, поскольку дает только юзультат «п» (количество найтовов), в то время как другие определяемые параметры юлжны быть усреднены.

1ругой недостаток преобразованной формулы в отсутствии простого метода определения статочного предела между внешними силами или моментами и держащей силы крепежных стройств. Некоторые перевозчики просто жаждут добавить лишние 2 0 % к правой части юрмулы, чтобы удовлетворить своих клиентов.

> конце концов, существует несколько способов преобразования формулы равновесия, и все ни могут запутать и вызвать сомнения у заинтересованных сторон, если они не увидят ормул в том виде, в котором они приведены в Приложении 13.

качестве аналогии можно привести утверждение: «Чтобы оценить остойчивость судна, зстаточно взглянуть на кривую восстанавливающего момента, а не смотреть внимательно 1 количество тонн принятого водного балласта».

3 А л ь т е р н а т и в н ы й метод.

гот метод рассматривается в пункте 7.3. Приложения 13. По сравнению с :овершенствованным методом он более точен, поскольку в расчет принимаются не только ртикальные, но и горизонтальные углы. Однако этот метод не получил широкого спространения из-за сложности определения значений горизонтальных углов после змещения груза, поскольку для этого необходимо оценивать угол каждого найтова, в то емя как вертикальные углы можно, с достаточной степенью точности, определить с одного ста. Альтернативный метод в большей мере подходит в качестве предварительного, когда вестны данные и расположение мест крепления на грузе и на судне и решен вопрос о тном месте расположения самого груза на судне. Ради интереса, я несколько раз сравнивал зультаты расчетов, выполняя их по Усовершенствованному и Альтернативному методу, и тучал результаты, которые почти не отличались, но во втором случае затратил гораздо пыле времени на определение значений горизонтальных углов.

от метод использует следующие формулы расчета:

перечное скольжение: Fy < р • m • g + fyl • CS1 + . . . + fyn • CSn

81

Продольное скольжение: Fx < р • (m • g - F z ) + fxl • CS1 + . . . + fxn • CSn

Поперечное опрокидывание: Fy • a < b • m • g +0.9 (CS1 • cl + CS2 • c2 + . . . + CSn • cn)

Что касается Альтернативного метода расчета, то Кодекс CSS предупреждает:

считай себя ближе к опасности».

Несоблюдение единиц с и с т е м ы С И .

Очень часто в сюрвейерских рапортах размещения и крепления грузов можно встретить,^И значение массы, силы и веса выражаются в одной и той же единице - метрической : Разумеется, это лучше, чем было в прежние времена, когда применялись короткие и ;;.:;..• тонны, фунт и стоун, килограммы и т.д.

Международная система единиц (СИ) была принята в 1960 Генеральной Конференцией мерам и веса в 1960 году, а позже законодательно закреплена во многих странах мира

СССР СИ была принята с 01 января 1963 года.

Система СИ основывается на семи основных взаимно независимых единицах:

Основные единицы

В этом перечне единиц нет величин силы или веса. Эти силы производные единицы снсте СИ, выведенные законами Ньютона.

Сила = масса х ускорение (кг х м/с ), или Н - Ньютон.

Для практических целей «кг» заменен на «т», а Ньютон на кН.

В 1980 году М М О решило в своих документах применять только единицы системы Сё. возможно под влиянием Международной Ассоциации Классификационных Обществ 11 и некоторых государств - членов М М О , кроме США. С тех пор:

Масса грузового места (ш) выражается в «kg» или «t» (метрических тоннах).

82

Вес грузового места (m х g) выражается в кН (g - ускорение силы тяжести = 9,81 м/с ) Сила, например сила крепления, выражается в кН.

Прочность, например разрывная сила, выражается в кН.

Нагрузка, как правило, это сила в кН или масса в «t», в зависимости от существа вопроса. MSL (максимальная крепежная нагрузка) является силой, выраженной в кН. Ее определение дано в Кодексе CSS.

SWL (безопасная рабочая нагрузка) является силой, выраженной в кН, также может быть и массой, выраженной в «t», разрешенной к подъему грузовым устройством.

Несоблюдение единиц системы СИ может привести к небольшой ошибке, а может стать и пятном на репутации известного сюрвейера при рассмотрении какого-нибудь дела в суде, где эксперты более внимательно посмотрят на его рапорт.

5.4 Ф о р м у л ы Усовершенствованного метода.

Для полного понимания Усовершенствованного метода необходимо понять смысл формул этого метода. Рассмотрим их по порядку.

а.внешние силы.

Ятя расчета внешних сил, действующих на грузовое место, в Приложении 13 приведена формула

F(x,y,z) = m • a (x,y,z) + Fw(x,y) + Fs(x,y) , где

Fx - продольные силы, Fy - поперечные силы и Fz - вертикальные силы, m - масса груза в тоннах,

ах - продольное ускорение, ау - поперечные ускорения и az - вертикальные ускорения (приведены в таблице 2 Приложения 13) и меняются в зависимости от места размещения груза.

Fwx - продольные и Fwy - поперечные силы от воздействия ветра

Fsx - продольные и Fsy - поперечные силы от воздействия ударов волн.

При расчете внешних сил, действующих на груз, погруженный в трюм или твиндек судна, силы Fw и Fs, естественно, в расчет не принимаются. Также эти силы не включаются в формулу определения вертикальных сил (Fz)

Сила ветра принимается равной 1 кН на 1 м2 продольной или поперечной поверхности груза, а сила ударов волн учитывается только на площадь, равную продольному или поперечному габариту и на высоту 2 метров от нижней кромки груза.

Коэффициенты ускорений ах, ау и az следует исправить поправкой Таблицы 3, кроме того, в коэффициент ау, если соотношение ширины судна к метацентрической высоте (B/GM) < 13, вносят поправку из Таблицы 4.

Каждая в отдельности формулы, определяющие влияние внешних сил, имеют следующий вид:

Fx (продольное скольжение) = m х (ах х поправка Табл. 3) + Fwx + Fsx

Fy (продольное скольжение) = m х (ay х поправка Табл. 3 х поправка Табл. 4) + Fwy + Fsy

Fz (вертикальное перемещение) = m х (az х поправка Табл. 3)

Ниже размещена первая часть расчетного листа, в которой приведены расчеты сил, действующих на грузовое место.

Лист для расчетов по Приложению 13

83

Предупреждение: перед вычислениями масса должны быть выражена в тоннах (т), силы в кило-ньютонад размеры в метрических единицах

Формула поперечного опрокидывания (Fy х а) будет рассмотрена ниже.

Если внимательно рассмотреть выше приведенные формулы, то несложно понять, что они сводятся к расчетам сил (масса х ускорение). Эти ускорения возникают от воздейс

84

движений судна (бортовой и килевой качки, вертикального перемещения и т.д.), которые от пудовых конструкций через найтовы передаются на грузовые места. Также влияния жазывают внешние силы ветра и моря (Fw и Fs), которые являются причинами этих щижений судна, и которые также способствуют смещению груза с его места.

щесь следует оговориться, что ни один из методов, даже самых сложных, применяемых в >асчетах Классификационных обществ не дают точные величины сил, поскольку нельзя с юлыной степенью точности определить численные значения сил от движения судна на юлне, и силы, которые передаются от судна к грузу в данный момент. Все значения, фиведенные в таблицах Приложения 13, были получены практическим способом и, тем не *енее, по величине достаточно близки к результатам, получаемым инспекторами Слассификационных обществ. Поэтому при расчетах допустимо получать результаты с очностью до целой, т.е. 10,8 кН вполне можно округлять до 11 кН, а 10,3 кН до 10 кН.

>. равновесие сил и моментов.

Топеречное скольжение (правый и левый борт)

fy^(|Jxmx9,81) + CSi х fi + CS2 х f2

"мысл этой формулы в том, что значения силы тяжести грузового места и сил крепления айтовов, заведенных к грузовому месту с правого или левого бортов, должны превосходить ли, по крайней мере, быть равными силе поперечного скольжения (Рис . . . ) .

Горизонтальная

Пример.

lacca грузового места = 25 тонн, оэффициент трения (р) = 0,3 (дерево / сталь). у= 152,5 кН.

S x f = 5 7 , 9

/ < (и х m х 9,81) + CSi х fi + CS2 х ft

0 , 4 x 2 5 x 9 , 8 1 + 2 x 5 7 , 9 = 98,1 + 115,8 = 214 кН.

53 < 214 OK!

е. в предотвращении смещения грузового места сила тяжести груза в совокупности с силой >ения берет на себя 98,1 kN из 152,5 kN поперечных внешних сил, а оставшиеся 54,4 kN ;таются на ответственности заведенных найтовов. Другими словами, чтобы сдвинуть этот >уз с места, необходимо приложить усилие равное 98,1 kN.

гачение CS определяется как наименьшая MSL отдельной крепежной конструкции, :ленная на коэффициент безопасности (1,5 - в Усовершенствованном методе и 1,35 - в пьтернативном методе). Величина "f" выбирается из таблицы 6 с вводными значениями >эффициентов трения и вертикального угла найтова. Именно эта таблица и показывает [ысл ограничения, предусмотренного пунктом 7.2.1 Приложения 13, упомянутого выше, (скольку после вертикального угла 60° значение "f" резко уменьшается; из рис 5.8-а [дно, что с увеличением вертикального угла а горизонтальная составляющая сила юпления найтова уменьшается.

85

Эта формула у пытливого читателя должна вызвать, по крайней мере, два вопроса. Первый почему мы отнимаем значение вертикальной силы Fz и, второй, почему используем расчетах только половину суммы сил крепления найтовов.

Рассмотрим эти вопросы по порядку.

Продольное скольжение возникает при килевой качке, когда судно попадает на попутну» или встречную волну, либо при вертикальной качке. В этих случаях судно совершае" попеременные колебания вниз и вверх. При движении вверх сила Fz направлена вниз i увеличивает силу своим значением силу сопротивления смещению (р х m х g). Но прз движении судна вниз сила Fz направлена вверх, уменьшая силу гравитации (m х g) н. величину своего значения, это и объясняет выражение (m х g - Fz).

Судно на спокойной воде Судно на подъеме волны Судно на уклоне волны

Грузовое место, перед тем как сместиться со своего места, должно чуть подняться вверя чтобы уменьшилась сила трения (р), хотя, принимая во внимание действие найтовов, вое таки удерживающих грузовое место, сила трения не исчезает полностью, и в выгз приведенной формуле используется ее полное значение.

Ответ на второй вопрос дает второй абзац пункта 7.2.1, который предусматривает, чн горизонтальный угол заведенного найтова не должен превышать 30°. При этом значение* продольной составляющей по отношению к найтову является синус угла p. A sin 30° = 0J т.е. в формулу уже введен предельно допустимый коэффициент безопасности для расчвш продольного скольжения грузового места.

Пример

86

Поскольку действие силы Fx одинаково как в сторону носа, так и в сторону кормы, то расчет одного направления будет вполне достаточным. Для расчета возьмем найтовы №№ 1 и 3, удерживающие груз от смещения в нос.

Fx < р (ш х 9,81 - Fz) + 0,5(CSi х fi + CS3 х f3)

0,4 (25 х 9,81 - 114) + 0,5(2 х 58) = 52,5 + 58 = 110,5 кН

106 < ПО ОК!

Для понимания смысла этой формулы рассмотрим обычную схему крепления грузового места.

> Fy х а

В этой формуле отсутствует сила трения «р», которая не участвует в противодействии опрокидыванию. Здесь происходит борьба между моментом (Fy х а), стремящимся опрокинуть грузовое место, с одной стороны, и (m х g х Ь) и (CS х с), оказывающими сопротивление этому опрокидыванию, с другой, где «а» и «Ь» вертикальная и гизонтальная координаты ЦТ, соответственно, а «с» - плечо рычага, на которое действует CS. Положение ЦТ должно указываться грузоотправителем на грузовом месте, но если этого не сделано, то координата «а» принимается на середине высоты, а координата «Ь» на середине ширины грузового места. Для определения длины плеча «с», если его невозможно получить непосредственно на месте, рекомендуется пользоваться миллиметровкой или масштабной сеткой, как будет показано ниже. Этот метод также полезен для определения

значений вертикальных (а) и горизонтальных ф) углов заводки найтовов.

Fy х а < (m х 9,81 х b) + (CSi х ci + CS2 х с2)

157 х 1,2 < (25 х 9,81 х 4,5) + 2 х 58 188 < 1103+ 116

188 < 1219 ОК!

5.5 Практические примеры расчета и оценки крепежной конструкции.

Ниже приводятся примеры расчетов и оценки крепления, выполненные различными методами, приведенными в Приложения 13 Кодекса ММО. Пример взят из реального расчета гтлзового места, выполненного сюрвейером нашей компании.

87

а. пример полного расчета и оценки крепления Усовершенствованным методом Приложения 13 Кодекса CSS.

Этот метод расчета выполняется в четыре этапа. Эти четыре этапа следующие:

Этап первый

Должна быть собрана вся основная информация о судне, перевозимом грузе и ме размещения, а также закончены предварительные расчеты.

Этап второй

Следует рассчитать величины внешних сил, которые, очевидно, будут действовать на :

Этап третий

Вьгчисляются влияние трения и эффективность, и прочность всех отдельных найтове* каждом из четырех рассчитываемых направлений.

Этап четвертый

Выполняется оценка определения - превышает или нет эффективность сочетания сил и крепления ожидаемым внешним силам.

Если сочетание сил трения и прочности крепления превышают внешние силы, К Е Т продольном, так и в поперечном направлении, тогда эти найтовы соответствуют уело: рейса. В противном случае следует заводить дополнительные крепления или увели каким-то образом трение.

Итак, к перевозке предлагается часть шаровой мельницы:

Рис 5.12. Шаровая мельница.

88