Організація портових операцій. МВ до практичних занять

50

Перше виправлення на диферент (1-st Trim Correction)

Фізичний зміст 1-й виправлення на диферент. Відповідно до теореми Ейлера, усяке плаваюче тіло обертається навколо осі, що проходить через центр ваги площі вододілу. У випадку для судна – це центр ваги діючої ватерлінії (рис. 1). У західній літературі центр ваги діючої ватерлінії називається

Longitudinal Center of Flotation (LCF).

Рис. 1. Пояснення першого виправлення

Положення судна на головній ватерлінії (ГВЛ) (рівний кіль), Середнє осідання на міделі = 1/2 (A + F) = 1/2 (2 a) = a

Положення судна на ВЛ1 (LCF = 0),

Середнє осідання на міделі = 1/2 ((a + t) + (a – t)) = a Положення судна на ВЛ2 (LCF 0),

Середнє осідання на міделі = 1/2 (((a + t + b) + (a – t + b)) = a + b; b / LCF = 2 t / LCF;

b = 2 t LCF / LCP,

де t – диферент судна (Trim)

1st Тrim Correction = b TPC = Trim LCF TPC 100 / LBP.

З рис. 1 видно, що 1-е виправлення на диферент може мати знак як плюс, так і мінус. Це залежить від того, де перебуває LCF відносно міделя. Якщо LCF перебуває в корму від міделя, воно має знак плюс, якщо в ніс – знак мінус. У вітчизняній літературі система знаків протилежна. З огляду на той факт, що знак диференту в нас теж протилежний західній системі знаків, на результаті обчислень це ніяк не позначається.

Важливо пам'ятати принцип – при завантаженні (збільшенні осідання) LCF завжди зміщається в корму.

Як правило, перше виправлення на диферент враховується при розрахунках і визначаються з формул:

для метричної системи

1 = 100 ТРС LCF trim / LBP;

для англійської системи (футової)

1 = 12 ТРІ LCF trim / LBP,

де ТРС ( ), ТРІ – число тонн на 1 см (т/см) або 1 дюйм осідання;

51

LCF – відстань центра ваги діючої ватерлінії від мідель-шпангоута в м або футах;

trim (d) – диферент у метрах або футах, диферент на корму – позитивний; LBP – відстань між перпендикулярами в метрах або футах.

Показник LCF визначається по гідростатичних таблицях або кривим (КЕТК). Позначається на кресленнях і в таблицях: COF, LCF, XW, XS, XF, MF (при

L.T.).

Значення LCF позитивно, якщо центр ваги площі діючої ватерлінії розташований до носа від міделя й негативно, якщо центр ваги площі ватерлінії розташований до корми. Для контролю правильності визначення знака виправлення рекомендується користуватися табл. 1.

Таблиця 1. Знак першого виправлення

Друге виправлення на диферент (2-nd Trim Correction) (виправлення Немото).

Друге виправлення на диферент 2 вводиться в тому випадку, якщо диферент судна більше 1% його довжини між перпендикулярами d / LBР > 0,01.

Друге (квадратичне) виправлення визначається: для метричної системи

2 = 50 trim2 dM/dZ / LBP

або

2 = 50 trim2 dM/dТ / LBP;

для англійської системи (футової)

2 = 6 trim2 dM/dZ / LBP

або

2 = 6 trim2 dM/dТ / LBP,

де dM/dT – зміна моменту який викликає диферент судна на 1 см (1 дюйм) на двох значеннях осідання: одне на 50 см (6 дюймів) вище за середнє зареєстрованого значення осідання; інше на 50 см (6 дюймів) нижче зареєстрованого значення осідання;

dM/dZ – різниця в моменті, що змінює диферент на 50 см або 6 дюймів вище й нижче середнього обчисленого осідання.

Іноді dM/dT позначають MTC. MTC – момент який викликає диферент на одиницю осідання, показник який визначається з таблиць елементів плавучості й посідвння. Позначається: MTC, ETM. MTI (при L.T.), т/см.

Для визначення MTC треба спочатку до величини осідання додати 50 см (6 дюймів) і зняти значення з гідростатичних таблиць моменту який викликає диферент, а потім відняти з його 50 см (6 дюймів) і за цими даними визначити значення моменту який викликає диферент. Різниця між моментами які викликають диферент й складе дану величину.

Для обчислення цієї величини dM/dZ з КЕТК спочатку знімається значення моменту який викликає диферент (МTC на 1 см) для середнього осідання

52

на перпендикулярах, збільшеного на 0,5 м. Одержимо

МTC{+} = ТСР1 + 0,5.

Потім знімається момент який викликає диферент для середнього осідання на перпендикулярах, зменшеного на 0,5 м. Одержимо

МTC{–} = ТСР1 – 0,5.

Далі визначається зміна моменту який викликає диферент на 1 м зміни середнього осідання на перпендикулярах

dM/dT = МTC{+} – MTC{–}.

Знак другого виправлення на диферент завжди позитивний. Він може бути негативним тільки для суден зі спеціальними формами обводів корпуса судна.

Фізичний зміст виправлення полягає в тому, що воно враховує форму обводів шпангоутів.

Третє виправлення на крен (List correction). Виправлення на крен розраховуються за формулою

3 = 6 (ТСРЛ – ТСРП) (ТРСЛ – ТРСП), де ТРСЛ, ТРСП – число тонн на 1 см середнього осідання відповідно з лівого і правого бортів;

ТСРЛ, ТСРП – середнє осідання лівого і правого бортів, см.

ТСРЛ = (ТНЛ + ТКЛ)/2; ТСРЛ = (ТНП + ТКП)/2,

де ТНЛ, ТКЛ – осідання носом і кормою лівого борта, см; ТНП, ТКП – осідання носом і кормою правого борта, см. Сумарне виправлення на диферент дорівнює

Д = 1 + 2 + 3.

У табл. 2 наведені значення диференту й вантажопідйомності суден, для яких варто враховувати виправлення на диферент.

Таблиця 2

У випадках, якщо диферент менше наведених тут величин, розрахунки варто робити як для судна на рівному килі. Коли необхідна більше висока точність вимірів, розрахунок виправлень можна вводити й для менших значень диференту.

Визначення водотоннажності з урахуванням прогину корпуса Для того щоб урахувати вигин (прогин) корпуса при визначенні водотон-

нажності судна, необхідно знайти середню величину (так звану середню із середніх) між виправленим середнім осіданням і осіданням на міделі ТМ.

Оскільки осідання на міделі являє собою найбільш значущу величину, то їй надається більшого значення в обчисленнях. Із цією метою отриману величина ТСР2 ще раз усереднюють фактичним осіданням на міделі й у результаті

53

одержуємо ТСР.

За своєю суттю, обчислення ТСР не є чимось якісно новим, воно аналогічно введенню виправлення до водотоннажності на вигин (прогин) корпуса судна

ДФ = 0,75 ТРС f,

де f – стрілка прогину корпуса, одержувана вирахуванням середнього осідання (середньої між осіданням носом і кормою) із середнього осідання на міделі

f = ТМ – ТСР1.

Водотоннажність (D0) з вантажної шкали (з гідростатичних таблиць) необхідно знімати для головного осідання ТСР.

Визначення виправлення до водотоннажності при відмінності фактичної щільності води від табличної.

Як правило, вантажний розмір на кресленнях КЕТК представлений двома лініями: перша – розрахована при щільності прісної води = 1,000 т/м3, якій відповідає крива водотоннажності, виражена в метрах кубічних; друга – при стандартній щільності морської води 1,025 т/м3, де крива водотоннажності виражається в тоннах. Вантажна шкала не має стандартного виду навіть для суден будь-якої однієї країни, однак шкали водотоннажності представлені в ній, в основному для діапазону щільності морської води від 1,000 до 1,025 т/м3 практично перекриває межі зміни щільності води в прибережних районах світового океану, де розташовані порти.

В океанах значення щільності води може змінюється від 1,025 до 1,027 т/м3. У зимові місяці щільність води збільшується проти зазначеної на 1 – 2 кг/м3.

Узв'язку із цим і вводять виправлення до водотоннажності судна на відмінність фактичної щільності води від табличної. Це виправлення найкраще враховувати в останню чергу, зробивши всі розрахунки за допомогою КЕТК або вантажної шкали при стандартній або рівній одиниці щільності води.

Уцьому випадку виправлення до водотоннажності на відмінність фактичної щільності води від табличної обчислюється за формулою

ПЛ = (( Ф – )/ D0,

де ρ – щільність води для якої побудована вантажна шкала, т/м3; ρФ – щільність води фактична, т/м3;

D0 – водотоннажність, визначена з вантажній шкалі при цій щільності й

осіданні ТCР, т.

При виміру щільності повинне бути враховане виправлення на температуру води, так як шкали приладів градуюють при певній температурі вимірюваної води, що зазначено в технічній документації даного приладу.

Узв'язку з тим, що щільність морської води в різних частинах Світового океану неоднакова, виникає необхідність у кожному випадку досить точно визначати щільність морської води, у якій перебуває судно на момент огляду.

Уданій роботі розглядається скорочений розрахунок, при якому не враховуються деякі виправлення до осідання судна.

Порядок виконання роботи. Відповідно до варіанта з табл. 3 вибираються

йвиписуються вихідні дані для розрахунків:

54

Таблиця 3

осідання правого борта судна на носі (ТНП), на міделі (Т П) і кормі (ТКП),

дм;

осідання лівого борта судна на носі (ТНЛ), на міделі (Т Л) і кормі (ТКЛ),

дм;

LCF – відстань центра ваги діючої ватерлінії від мідель-шпангоута, м;LBP – відстань між перпендикулярами, м;

ρФ – фактична щільність води , т/м3.

У табл. 3 значення осідання наведений у дециметрах (дм), а Т розраховувалося в метрах (м). Розрахунок усього осідання (Т) у метрах здійснюється з

55

точність до 1 мм, тобто до третього знака після коми.

По заданому осіданню носом правого (ТНП) і лівого (ТНЛ) борта визначаємо середнє осідання носом ТН, м

ТН = (ТНП + ТНЛ) / 2.

По осіданню на міделі правого (Т П) і лівого (Т Л) борта – середнє осідання на міделі Т (ТМ), м

Т = (Т П + Т Л) / 2 По осіданню кормою правого (ТКП) і лівого (ТКЛ) борта – середнє осідання

кормою ТК, м

ТК = (ТКП + ТКЛ) / 2.

Визначаємо середнє осідання між носом і кормою (ТCР1)

ТCР1 = (ТН +ТК) /2.

По отриманим середнім осіданню, розраховуємо середню із середніх осідання судна ТСР, м

ТСР = (ТН + 6 Т + ТК) 8.

У табл. 4 наведений фрагмент гідростатичної таблиці, тільки з елементами (стовпчиками) необхідними для розрахунків.

Таблиця 4. Гідростатичні елементи судна

По гідростатичній таблиці (табл. 4) визначаємо шукану водотоннажність судна D0. Для цього в колонці осідання гідростатичної таблиці знаходимо зна-

чення ТСР.

Якщо значення ТСР є в табл. 4, то шукане D0, LCF, TPC знайдено.

56

Якщо значення ТСР у табл. 4 немає, то знаходимо найближче табличне значення осідання. Для цього вибираємо два найближчих значення осідання (Т), між якими перебуває розрахункове значення ТСР. Більше з них позначаємо ТБ, а менше – ТМ.

Розраховуємо різницю між ТСР і ТБ, яке позначаємо Б

Б = ТСР – ТБ.

Далі розраховуємо різницю між ТСР і ТМ, яке позначаємо М

М = ТСР – ТМ.

Після чого порівнюємо значення Б та М, при цьому величина Б та М береться по модулі, тобто знак при їхньому порівнянні не враховується.

Можливі наступні випадки:

Якщо Б М, то до подальших розрахунків приймаємо ТБ і Б; якщо Б М, то до подальших розрахунків приймаємо ТМ і М;

якщо Б = М, то до подальших розрахунків приймаємо ТМ і М або ТБ і Б на розсуд студента.

Позначаємо обране значення Т (ТМ або ТБ) як ТТ, а обране значення ( М або Б) як Т.

Значення Т може мати як позитивний знак (+), так і негативний (–).

По рядку відповідному обраному значенню ТТ (ТМ або ТБ), виписуємо з табл. 4 значення D0, LCF, TPC, які відповідно позначаємо D0Т, LCFТ, TPCТ.

По рядках відповідним значенням ТМ і ТБ виписуємо з табл. 4 значення D0, LCF, TPC, які відповідно позначаємо для ТМ як D0М, LCFМ, TPCМ, а для ТБ як D0Б, LCFБ, TPCБ.

Значення D0Т, LCFТ, TPCТ. збігаються зі значеннями D0М, LCFМ, TPCМ

або D0Б, LCFБ, TPCБ.

Значення осідання (Т) у таблиці 4 наведені через 0,2 м тому коефіцієнт перерахування складе

= Т/ 0,2.

Значення D0, LCF, TPC для подальших розрахунків розраховуються за формулами:

D0 = D0Т + (D0Б – D0М);

LCF = LCFТ + (LCFБ – LCFМ);

TPC = TPCТ + (TPCБ – TPCМ).

Після знаходження D0, розраховуємо диферент судна d (trim), м d = ТН – ТК.

Розраховуємо перше виправлення на диферент

1 = 100 ТРС LCF trim / LBP.

Далі з табл. 4 визначаємо значення МТС (dM/dZ). Для цього спочатку до величини осідання (Т) додаємо 50 см і знімаємо значення з гідростатичних таблиць моменту який викликає диферент, а потім віднімаємо з нього 50 см і за цим даними визначаємо значення момент який викликає диферент. Різниця між моментами які викликають диферент й складе дану величину.

Після цього розраховуємо друге виправлення

57

2 = 50 trim2 dM/dZ / LBP.

Розраховуємо середнє осідання лівого і правого бортів, см

ТСРЛ = (ТНЛ + ТКЛ) / 2; ТСРЛ = (ТНП + ТКП) / 2,

Визначаємо третє виправлення на крен

3 = 6 (ТСРЛ – ТСРП) (ТРСЛ – ТРСП), Значення ТРСЛ, ТРСП визначаються з табл. 4.

Сумарне виправлення на диферент дорівнює

Д = 1 + 2 + 3.

Розраховуємо стрілку прогину корпуса судна

f = ТМ – ТСР1.

Після чого визначаємо виправлення до водотоннажності через деформацію корпуса судна

ДФ = 0,75 ТРС f.

Розраховуємо виправлення до водотоннажності на відмінність фактичної щільності води від табличної за формулою

ПЛ = ( Ф – )/ D0,

Щільність води для якої побудована вантажна шкала ρ = 1,025 т/м3. Визначаємо водотоннажність судна з урахуванням всіх виправлень

D = D0 + Д + ДФ + ПЛ.

Практична робота № 8. Визначення маси вантажів по осіданню судна

Мета роботи. Ознайомлення із практичними методами визначення кількості масового вантажу по різниці водотоннажності судна.

Загальні вказівки. Визначення маси більшості навалочних вантажів на судні часто пов’язано з певними труднощами. Найпоширенішим і відносно простим методом визначення кількості вантажу на судні є визначення по різниці об'ємної водотоннажності, або, як часто говорять, по осіданню судна.

Для визначення маси вантажів по різниці водотоннажності в завантаженому й порожньому станах, судна обладнані спеціальними вантажними шкалами або таблицями вантажного розміру. По них, залежно від величини занурення (осіданню), визначається водотоннажність судна.

При визначенні маси вантажів варто враховувати зміну змінних запасів (палива, мастил, прісної води, баласту, господарських і фекальних вод і т. п.), що відбувається під час виконання вантажних операцій. Для цієї мети судна мають калібровані таблиці паливних, масляних, водяних і баластових цистерн.

Осідання судна (Т) це відстань, яка обмірювана до вертикалі на міделі від верхньої кромки горизонтального кіля до відповідної ватерлінії. Крім зазначеної вище осідання судна на міделі, розрізняють осідання судна носом (FP) і ко-

рмою (AP).

Після розрахунку середнього осідання на носі ТН, кормі ТК і в районі мі- дель-шпангоута Т , з необхідними виправленнями, розраховується середнє осі-

дання судна (ТСР).

У практиці існує багато методик для визначення (розрахунку) середнього

58

осідання судна (ТСР). Найпоширенішою формулою для визначення середнього осідання судна для сюрвейерських розрахунків є наступна

ТСР = (ТН+6 Т +ТК) 8.

По вантажній шкалі (табл.. 1) або за допомогою гідростатичних таблиць по середньому осіданню визначається водотоннажність D0.

Якщо є диферент, то визначаються виправлення до водотоннажності:

1 = 100 LCF d/LBР;

2 = 50 d2 (dM/dz)/LBР,

де – число тонн на 1 см осідання. Яке характеризує, яку кількість тонн необхідно завантажити (розвантажити) на судно, щоб осідання змінилося на 1 см;

LCF – зміщення центра ваги площі ватерлінії від мідель-шпангоута, м. Зміщення центра ваги площі ватерлінії (LCF) від міделя в корму вважаються позитивним, у ніс – негативним;

d – диферент судна – різниця середнього осідання кормою й носом, м. Диферент на корму має позитивний знак;

LBР – довжина судна між перпендикулярами, м;

dM/dz – різниця в моменті, що змінює диферент на 50 см вище й нижче середнього розрахункового осідання.

Знак першого виправлення виходить алгебраїчно, а другий – завжди позитивний.

Сума двох виправлень дає загальне виправлення на диферент до водотоннажності

Д = 1 + 2.

Визначається водотоннажність із урахуванням виправлення на диферент

D1 = D0 + Д.

Якщо фактична ( Ф) щільність води відрізняється від щільність води для якої побудована вантажна шкала ( ), необхідно ввести виправлення на щільність

ПЛ = ( Ф – )/ D0,

де ρ – щільність води для якої побудована вантажна шкала, т/м3; ρФ – щільність води фактична, т/м3;

D0 – водотоннажність, визначена з вантажної шкали при цій щільності й осіданні ТCР, т

D = D1 + ПЛ.

Визначивши водотоннажність на початок (DП) і наприкінці (DГ) вантажних робіт, розраховується кількість вантажу, з урахуванням змінних запасів

G = (DГ – gГ) – (DП – gП),

де DГ, DП – водотоннажність судна в завантаженому й порожньому стані (визначається по вантажній шкалі);

gГ, gП – сумарна кількість змінних запасів у завантаженому й порожньому станах.

До змінних суднових запасів відносяться:маса палива й мастил;маса питної й технічної прісної води;

59

Таблица 1 Вантажна шкала