1. Основные технико-эксплуатационные характеристики судна

В данной части курсовой работы должны быть приведены следующие характеристики судна:

• тип судна;

• назначение судна;

• район плавания;

• главные размерения;

• водоизмещение судна при плавании по грузовую марку и порожнего;

• дедвейт; грузовместимость;

• валовая и чистая регистровая вместимость;

• мощность и тип двигателя;

• частота вращения винта; эксплуатационная скорость судна;

• регистровый класс судна.

Характеристики судна выбираются по «Информации об остойчивости», справочной литературе и Регистровой книге морских судов.

2. Определение водоизмещения и координат центра тяжести судна

Итоговые данные типового случая нагрузки из «Информации об остойчивости» приведены ниже:

Состояние нагрузки	Масса, т	Х, м	Z. м	Мх, тм	МZ, тм
Типовой случай	4476,0	- 3,50	6,21	- 15593,0	27680,0

2.1 Определение масс и координат центра тяжести дополнительных статей нагрузки.

Для определения координат ЦТ однородного генерального или насыпного груза в грузовых помещениях (трюмах и твиндеках) служит схематический чертеж (Приложение 2), представляющий собой продольный разрез судна, вычерчиваемый в искаженном (сжатом по длине) масштабе (Рис.1 для РТМС), на который наносят положение грузовых помещений (трюма и твиндеки) при данном уровне их заполнения и шкалой аппликат его ЦТ (Z, м). В нижней части чертежа нанесена горизонтальная шкала, позволяющая определить абсциссу ЦТ (Х, м)груза.

Расчет статей нагрузки, приведенных в задании, выполняется в следующем порядке.

Если груз передается из трюма или твиндека и разгрузка производится из полностью загруженного грузового помещения, то массу координаты ЦТ этого груза выписываем из таблицы для максимально загруженных трюмов и твиндеков. Те же действия выполняются если производится полная загрузка грузового помещения.

На РТМС типа Атлантик груз мороженной рыбы массой 278 т передается из твиндека №1 на ТР. Т.к. разгрузка производится из полностью загруженного помещения, то массу и координаты ЦТ этого груза выписываем из таблицы для максимально загруженных трюмов и твиндеков (Приложение1 п.8)

1. Масса груза m₁ = 278 т

Абсцисса ЦТ Х₁ = 23,7 м

Аппликата ЦТ Z₁ = 6,50 м

Статический момент М_х= 6589,0 т

Статический момент М_z= 1807,0 тм

2. Если масса груза занимает объем грузового помещения частично, и принимаем, что груз равномерно распределен по всей площади настила трюма или твиндека, то для определения ЦТ груза в грузовом помещении необходимо определить высоту штабеля (h_шт) занимаемого груза.

Высоту штабеля определяем по формуле:

h_шт = v_і H_і /V_і

где: v_і – объем груза, м³;

H_і – висота грузового помещения, м. Выбирается из Приложения 1 п.3;

V_і – объем грузового помещения, м. Выбирается из Приложения 1 п.3.

Объем, занимаемый грузом, вычисляется по формуле:

v_і = m_і η_і (м³)

где: m_і – масса груза, т;

η_і – удельный погрузочный объем груза, м³/т. Выбирается из Приложения 1 п.4. На РТМС масса мороженой рыбы в трюме №2 – m₂ = 200т.

Для мороженой рыбы η₂ = 1,90 м³/т.

Объем груза будет:

v₂ = m₂ η₂ = 200∙1,90 = 380 м³

Высота трюма №2 Н_тр№2 = 2,80 м и грузовместимость (объем) трюма

V_тр№2 = 469,50 м³ – выписали из Приложения 1.

Определяем высоту штабеля:

h_шт = v₂ Н_тр№2/ V_тр№2 = 380∙2,80/469,5 = 2,27 м

На схематическом чертеже для определения ЦТ грузов (Приложение2) в трюме №2 в масштабе чертежа откладываем высоту штабеля и строим прямоугольник. ЦТ массы груза находится в точке пересечения диагоналей.

Для , чтобы отложить высоту штабеля в масштабе чертежа (в данном случае (Рис.1) масштаб по высоте 1 : 70) необходимо:

- переводим рассчитанную высоту штабеля в трюме №2 в мм – 2,27 м = 2270 мм

- в масштабе чертежа высота штабеля равна высоте штабеля в миллиметрах, деленной на масштаб:

h_шт = h_{шт мм}/М = 2270/70 = 32 мм

- эту высоту откладываем в трюме №2 и строим прямоугольник (Рис.2). Из полученной точки А опускаем перпендикуляр на ось Х и находим абсциссу

Х₂ = 7,0 м. проводим из т. А горизонтальную линию до пересечения с осью Z и находим аппликату ЦТ Z₂ = 2,56 м.

Итак для трюма №2 имеем:

2. Масса груза m₂ = 200 т

Абсцисса ЦТ Х₂ = 7,00 м

Аппликата ЦТ Z₂ = 2,56 м

Статический момент М_х= 1400,0 тм

Статический момент М _z= 512,0 тм

В твиндеке №2 находится 15000 комплектов картонной тары. Масса одного комплекта 2,0 кг (Приложение 1 п.5). Массу всей статьи определим по формуле:

m_і = n ∙ p (кг)

где: n = 15000 комплектов p = 2 кг – масса одного комплекта.

Масса тары будет:

m₃ = n ∙ p = 15000 ∙ 2 = 30000 кг = 30 т

Объем груза тары:

v₃ = m₃∙ η₃ = 30 ∙ 5,95 = 178,5 м³

где: η₃ = 5,95 м³/т – удельный погрузочный объем тары, Приложение 1 п. 4.

Высота штабеля тары в твиндеке №2:

h_шт = v₃ ∙ Н_тв№2/ V_тв№2 = 178,5 ∙ 2,90/493,6 = 1,05 м

где: Н_тв№2 = 2,90 м – высота твиндека №2 Прилож.1 п.3;

V_тв№2 = 493,6 м³ – объем(грузовместимость) твиндека№2 Прилож.1 п. 3.

Высота штабеля тары в масштабе чертежа:

h_шт = h_{шт мм}/М = 1050/70 = 15 мм

Отложив в масштабе чертежа высоту штабеля от палубы твиндека и построив прямоугольник, находим на пересечении диагоналей прямоугольника ЦТ тары (т.В Рис.2). Точка В соответствует координатам, для твиндека № 2 имеем:

3. Масса груза m₃ = 30 т

Абсцисса ЦТ Х₃ = 7,00 м

Аппликата ЦТ Z₃ = 4,7 м

Статический момент М_х= 210,0 тм

Статический момент М_z= 141,0 тм

В трюме№3 находится - m₄ = 80т рыбной муки в мешках. Объем груза

v₄ = m₄∙ U₄ = 80 ∙ 2,30 = 184 м³

U₄ = 2,30 м³/т – удельный погрузочный объем муки, Приложение 1 п.4.

Высота штабеля муки:

h_шт = v₄ ∙ Н_тр№3/ V_тр№3 = 184 ∙ 2,80/380 = 1,36 м

Рис.3

где: Н_тр№3 = 2,80 м – высота трюма №3;

V_тр№3 = 380 м³ – объем трюма №3.

Высота штабеля тары в масштабе чертежа :

h_шт = h_{шт мм}/М = 1360/70 = 19 мм

Отложив в масштабе чертежа высоту штабеля от палубы трюма и построив прямоугольник, находим на пересечении диагоналей прямоугольника ЦТ груза муки(т.С) которая соответствует координатам (Рис.3), для трюма № 3 имеем:

4. Масса груза m₄ = 80 т

Абсцисса ЦТ Х₄ = - 25,0 м

Аппликата ЦТ Z₄ = 4,63 м

Статический момент М_х= - 2000,0 тм

Статический момент М_z= 370,4 тм

На блоке стрелы находится 10т рыбы. ЦТ подвешенного груза считается расположенным в точке подвеса. Координаты ЦТ выписываем из таблицы

координат центров тяжестей грузов, не зависящих от их массы (Приложение1 п.7), для груза на блоке стрелы имеем:

5. Масса груза m₅ = 10 т

Абсцисса ЦТ Х₅ = - 34,4 м

Аппликата ЦТ Z₅ = 21,6 м

Статический момент М_х= - 344,0 тм

Статический момент М_z= 216,0 тм

Цистерна №5 дизельного топлива расположена в ДП и заполнена по показаниям футштока на h₆ = 1,1 м.

Массу и координаты ЦТ жидких грузов определяем по «Кривым емкости и координат ЦТ объемов цистерн» (Приложение 3).

Для цистерны №5 построены кривые в зависимости от показаний футштока :

- Объемов Vт

- Аппликат Z_g

- Абсцисс Х_g

Футшток показывает уровень жидкости в цистерне от ее нижней точки.

С левой стороны кривых. имеется вертикальная ось, градуированная в показаниях футштока, в нижней части расположены горизонтальные оси объема и координат.

Показания футштока h₆ = 1,1 м откладываем на вертикальной оси и получаем точку а (Рис.4). Через точку а проводим горизонтальную линию, которая пересекает все кривые в точках б, с и d. Из этих точек опускаем перпендикуляры до соответствующих горизонтальных шкал и определяем объем и координаты жидкого груза.

Для более точного определения величины, поступаем следующим образом: Отрезок ab = 9 мм в масштабе кривых. Расстояние между делениями оси абсцисс равно 20мм. Этому расстоянию соответствует 18,5 – 18,4 = 0,1 м. Составим пропорцию:

20 мм – 0,1 м

ab – Х₆

откуда: Х₆ = = = 0.045 м

Тогда абсцисса ЦТ объема:

Х₆ = 18,4 + 0,045 = 18,45 м

Где : 18,45 м – начало оси Х_g.

Для аппликаты отрезок ac = 63 мм. Расстояние между делениями оси Z_g равно 10 мм. Этому расстоянию соответствует 0,1 м. Тогда:

10 мм – 0,1 м

ac – Z₆

Ось Z_g начинается с нуля, следовательно:

Z₆ = = = 0,63 м

Отрезок ad = 109 мм. Расстояние между делениями оси объемов равно 20 мм. Этому расстоянию соответствует приращение объема на 10 м³.

20 мм – 10 м³

ad – V₆

откуда: V₆ = = = 54,5 м³

Масса жидкого груза определяется по формуле:

m_і = ρ_і ∙ v_і , т

где: ρ_і – плотность жидкого груза (Приложение 1 п. 6), т/м³;

v_і – объем жидкого груза, м³.

Плотность жидкого топлива (ДТ) ρ_дт = 0,84 т/м³, тогда масса ДТ в цистерне №5 будет:

m₆ = ρ_дт ∙ v₆ = 0,84 ∙ 54,5 = 45,8 т

для цистерны № 5 имеем:

6. Масса груза m₆ = 45,8 т

Абсцисса ЦТ Х₆ = 18,45 м

Аппликата ЦТ Z₆ = 0,63 м

Статический момент М_х= 845,0 тм

Статический момент М_z= 28,8 тм

Цистерна котельного топлива (КТ) №15 заполнена по показаниям футштока на h₇ = 0,6 м. По «Кривым емкости и координат ЦТ объемов цистерн» находим:

Х₇ = - 4,31 м

Z₇ = 0.35 м

V₇ = 19.0 м³

Масса КТ №15 : m₇ = 19 ∙ 0,92 = 17,5 т

где: ρ_кт = 0,92 т/м³ – плотность котельного топлива.

Для цистерны КТ №15 ПрБ имеем:

7. Масса груза m₇ = 17,5 т

Абсцисса ЦТ Х₇ = - 4,31 м

Аппликата ЦТ Z₇ = 0,35 м

Статический момент М_х= - 75,3 тм

Статический момент М_z= 6,10 тм

Цистерна КТ №16 ЛБ заполнена по показанием футштока на h₈ = 0,6 м. По «Кривым емкости и координат ЦТ объемов цистерн» находим:

V₈ = 23,5 м³ Х = - 4,57 м Z₈ = 0.36 м

Масса КТ №16:

m₈ = 23,5 ∙ 0,92 =21,6 т

Для цистерны КТ №16 ЛБ имеем:

8. Масса груза m₈ = 21,6 т

Абсцисса ЦТ Х₈ = - 4,57 м

Аппликата ЦТ Z₈ = 0,36 м

Статический момент М_х= - 98,7 тм

Статический момент М_z= 7,78 тм

2.1.1 Составление таблицы дополнительных статей нагрузки.

Полученным результатам расчетов составляем таблицу « дополнительных статей нагрузки», которые входят в таблицу типового случая.

В графу 3 таблицы заносят массу грузов, причем масса груза в твиндеке №1 берется со знаком « - », т. к. груз снимался с судна. В графы 4 и 5 заносятся координаты ЦТ грузов, а в графы 6 и 7 – их статические моменты, полученные путем перемножения масс грузов на соответствующие координаты ЦТ.

Просуммировав массы грузов по вертикали, в строке «Сумма» получаем массу дополнительных статей нагрузки. Суммируя статические моменты в графах 6 и 7, получаем статические моменты дополнительных статей нагрузки относительно миделя и основной плоскости.

Таблица №1 «Таблица дополнительных статей нагрузки»

№ п/п	Наименование статей нагрузки	Масса (m), т	Координаты ЦТ, м		Статические моменты, тм
			Х	Z	Mx = m∙X	Mz = m∙Z
1	2	3	4	5	6	7
1	Рыба в твиндеке №1	- 278,00	23,70	6,50	- 6589,00	- 1807,00
2	Рыба в трюме №2	200,00	7,00	2,56	1400,00	512,00
3	Тара в твиндеке №2	30,00	7,00	4,70	210,00	141,00
4	Рыбная мука в трюме №3	80,00	- 25,00	4,63	- 2000,0	370,00
5	Рыба на блоке	10,00	- 34,40	21,60	- 344,00	216,00
6	ДТ в цистерне №5	45,80	18,45	0,63	845,00	28,80
7	КТ в цистерне №15	17,50	- 4,31	0,35	- 75,30	6,10
8	КТ в цистерне №16	21,60	- 4,57	0,36	- 98,70	7,78
	Сумма	126,90			- 6652,00	- 525,30
		∑mі			∑mі ∙ хі	∑mі ∙ zі

2.2 Определение координат центра тяжести судна с учетом изменения нагрузки

1. Расчет водоизмещения и координат ЦТ судна определяется по формуле:

∆₁ = ∆ + ∑mі

2. Статические моменты расчетного случая:

Мх₁ = Мх + ∑mі ∙ хі

Мz₁ = Мz + ∑m_і ∙ z_і

где: ∆ - водоизмещение типового случая, т;

Мх – статический момент массового водоизмещения относительно мидель – шпангоута;

Мz – статический момент водоизмещения относительно основной плоскости;

∑mі, ∑mі ∙ хі, ∑m_і ∙ z_і – маса и статические моменты дополнительных статей загрузки соответственно.

Для удобства, расчет производится в таблице №2 «Таблица нагрузки судна»

2.2.1 Составление таблицы нагрузки судна.

Таблице №2 «Таблица нагрузки судна»

№ п/п	Наименование статей нагрузки	Масса m, т	Координаты ЦТ, м		Статические моменты, тм
			Х	Z	Mx = m∙X	Mz = m∙Z
1	2	3	4	5	6	7
1	Дополнительные статьи нагрузки	126,9			- 6652,0	- 525,3
2	Водоизмещение типового случая нагрузки	4476,0	- 3,50	6,21	- 15593,0	27680,0
	Сумма	4602,9			- 22250,0	27150,7
		∆1			Мх1	Мz1

Необходимо помнить, что итоговое водоизмещение определяется с точностью до целых чисел, статические моменты – с точностью до десятков, а координаты ЦТ – с точностью до сотых, т.е. до двух чисел после запятой.

3. Определяем координаты ЦТ судна для расчетного случая нагрузки:

Хg₁ = Мх₁ / ∆₁ = - 22250,0 / 4603 = -4,83 м

Zg₁ = Мz₁ / ∆₁ = 27150,7/ 4603 = 5,90 м