2.5.3. Расчет дифферента и осадок судна

2.5.3.1. Расчет дифферента и осадок судна планируемой загрузки

Полученный вариант предварительной загрузки необходимо проверить на дифферент и определить значение осадок судна в носовой и кормовой части.

Дифферент определяется по формуле:

ψ =	(xg - xс) • Δф	, м [ 2.38.]
	100 M1см

где: Δ^ф – весовое водоизмещение судна на среднюю осадку судна, т ;

x_с – абсцисса центра величины судна, м (см. табл. 17 Прил. 1);

x_g – абсцисса центра тяжести судна (отстояние центра тяжести груза от миделя судна),м – определяется расчетным путем по табл. 2.5.;

M_1см - момент, дифферентующий судно на 1 сантиметр осадки, тм (см. табл. 19 Прил. 1).

После определения дифферента необходимо определить осадку судна кормой (в кормовой оконечности судна) d_к и осадку судна носом (в носовой оконечности судна) d_н.

Осадка судна кормой определяется по формуле:

dк = dпср –	ψ (0,5 L + Xf)	, м [ 2.39.]
	L

Осадка судна носом определяется по формуле:

dн = dпср +	ψ (0,5 L - Xf)	, м [ 2.40.]
	L

где: d^п_ср - средняя осадка судна (осадка на миделе) в пресной воде, м. (см. п. 2.4.3 и расчет по формуле 2.30).

ψ - дифферент судна, м (см. формулу 2.38.)

X_f - абсцисса центра тяжести ватерлинии (см. табл. 18 Прил. 1)

L - длина судна, м (см. табл. 7 Прил. 1)

Необходимо проанализировать полученные величины ψ, d_н и d_к и определить возможность прохода судна через участки с наименьшей проходной осадкой и другие лимитирующие участки речного пути, а также необходимость дифферентовки судна (изменения дифферента).

2.5.3.2. Расчет дифферента и осадок судна при фактической загрузке

Оптимальным размещением груза по трюмам является наличие дифферента судна в корму (при разности между носовой и кормовой осадкой в интервале от 0 до - 40 см). При наличии дифферента в нос для получения требуемого дифферента рекомендуется переместить некоторое количество груза из одного трюма в другой трюм, в отдельном трюме, а на люковых крышках перераспределить палубный груз. Требуемый дифферент определяется также с учетом расхода судовых запасов.

В течение рейса судна происходит уменьшение судовых запасов (топливо, вода). Поэтому в речных условиях плавания судно необходимо погрузить таким образом, чтобы при проходе мелководных или лимитирующих участков пути дифферент приближался к нулю или же максимальная осадка (осадка судна кормой/носом) при наличии дифферента не превышала проходную осадку на участках с ограниченными глубинами.

Расчет изменения дифферента от расходования судовых запасов.

Время следования судна от порта погрузки до лимитирующего участка речного пути (t^ог) находится по нормам следования судов смешанного река-море плавания по внутренним водным путям для соответствующего направления (см. табл. 28 Прил. 1):

t^ог = t^ог_х + t^ог_ст , сут. [ 2.41.]

где:

t^ог - время следования судна от порта погрузки до лимитирующего участка пути (участка с ограниченными глубинами), сут.;

t^ог_х – ходовое время от порта до лимитирующего участка пути, сут.;

t^ог_ст – стояночное время в пути от порта погрузки до лимитирующего участка пути, сут. (время шлюзования, стоянки в каналах и т.п.).

Количество топлива (р^ог_т) и воды (р^ог_в), израсходованное при следовании судна от порта погрузки до лимитирующего участка речного пути, равно:

р^ог_т = σ^т_х t^ог_х + σ^ст_х t^ог_ст , тонн [ 2.42.]

р^ог_в = σ^в t^ог, тонн [ 2.43.]

где:

р^ог_т - количество (масса) топлива, израсходованного за время следования судна от порта погрузки до лимитирующего участка, тонн;

р^ог_в - количество (масса) пресной воды, израсходованной за время следования судна от порта погрузки до лимитирующего участка, тонн;

σ^т_х - суточный расход топлива на ходу, т/сут. (см. табл. 6 Прил. 1);

σ^т_ст - суточный расход топлива на стоянке, т/сут. (см. табл. 6 Прил. 1);

σ^в - суточный расход воды, т/сут. (см. табл. 6 Прил. 1).

Общее количество судовых запасов, израсходованных за время следования судна от порта погрузки до лимитирующего участка (р^ог_з) равно:

р^ог_з = р^ог_т + р^ог_в , тонн [ 2.44.]

Далее определяется весовое водоизмещение судна при прохождении участка пути с ограниченными глубинами (лимитирующего участка), с учетом расходования судовых запасов:

Δ^ог = Δ^ф - р^ог_з , тонн [ 2.45.]

Зная общее весовое водоизмещение судна при прохождении участка пути с ограниченными глубинами (Δ^ог) по таблице 15 Приложения 1 находим среднюю осадку судна при прохождении лимитирующего участка (d^ог_ср)_.

Отсюда, определяем изменение средней осадки на момент подхода к участку пути с ограниченными глубинами (∂d_ср) :

∂d_ср = d^ог_ср - d_ср , м [ 2.46.]

Изменение средней осадки на момент подхода к участку пути с ограниченными глубинами (∂d_ср) можно определить, воспользовавшись таблицей 20 Приложения 1. Зная общее весовое водоизмещение судна при прохождении участка пути с ограниченными глубинами (Δ^ог) из таблицы находим значение числа тонн, приходящихся на 1 см осадки судна (р_1см ).

При известном общем количестве судовых запасов, израсходованных за время следования судна от порта погрузки до лимитирующего участка, тонн (р^ог_з) применяем формулу:

∂dср =	рогз	, м [ 2.47.]
	р1см

По значению весового водоизмещения судна при прохождении участка пути с ограниченными глубинами (Δ^ог) по таблице 19 Приложения 1 находим момент, дифферентующий судно на 1 см осадки (М^ог_1см).

Далее необходимо определить суммарный статический момент судна от количества израсходованного запаса топлива и воды.

М^из_х = р^ог_т • x^т_g + р^ог_в • x^в_g , тм [ 2.48.]

где:

М^из_х – суммарный статический момент относительно миделя судна от количества израсходованного запаса топлива и воды, тм;

x^т_g – абсцисса центра тяжести расходной цистерны топлива, м

(см. табл. 6 Прил. 1);

x^в_g – абсцисса центра тяжести расходной цистерны пресной воды

(см. табл. 6 Прил. 1).

Изменение дифферента судна при подходе к участку пути с ограниченными глубинами рассчитывается путем деления суммарного статического момента израсходованного судового запаса топлива и воды на момент, дифферентую-щий судно на 1 см осадки (М^ог_1см).

∂ψ =	Мизх	, м [ 2.49.]
	100 Мог1см

где:

∂ψ - изменение дифферента судна при подходе к участку пути с ограниченными глубинами, м;

М^ог_1см - момент, дифферентующий судно на 1 см осадки

(см. табл. 19 Прил. 1).

Положительное значение суммарного статического момента от количества израсходованного топлива и воды и положительное значение изменения дифферента при подходе к участку пути с ограниченными глубинами может означать увеличение осадки судна кормой и уменьшение осадки судна носом, а отрицательные значения – соответственно уменьшение осадки судна кормой и увеличение осадки судна носом.

Установление окончательного дифферента судна .

Случай 1. Средняя осадка судна после погрузки судна (d^п_ср) равна максимально допустимой осадке в условиях ограниченных глубин на речных участках пути (d^ог_max), т.е. d^п_ср = d^ог_max.

Дифферент, необходимый для нормальной посадки судна после погрузки и последующего прохождения участков речного пути с ограниченными глубинами (ψ¹), может быть установлен следующим образом:

ψ¹ = ∂d_ср + ∂ψ , м [ 2.50.]

Случай 2. Средняя осадка судна после погрузки судна (d^п_ср) меньше максимально допустимой осадки в условиях ограниченных глубин на речных участках пути (d^ог_max), т.е. d^п_ср < d^ог_max.

Дифферент, необходимый для нормальной посадки судна после погрузки и последующего прохождения участков речного пути с ограниченными глубинами (ψ¹), может быть установлен следующим образом:

(- 0,4) < ψ¹ ≥ (d^п_ср - d^ог_max) + ∂d_ср + ∂ψ, м [ 2.51.]

Окончательный дифферент судна должен быть установлен в пределах от 0 до (- 0,4 м), т.е. судно грузится на ровный киль или с дифферентом в корму.

Корректировка весовых нагрузок для создания необходимой посадки судна

Установив необходимый дифферент, определяем новую абсциссу центра тяжести системы судно - груз (x¹_g) по формуле:

x1g =	xс• Δф + 100 M1см• ψ1	, м [ 2.52.]
	Δф

Отсюда определяем статический момент нагрузок относительно миделя судна (М¹_х) , необходимый для нормальной посадки судна:

М¹_х = Δ^ф • x¹_g , тм [ 2.53.]

Находим разность между статическим моментом нагрузок относительно миделя по предварительной загрузке судна (М⁰_х) и статическим моментом нагрузок относительно миделя (М¹_х), необходимым для нормальной посадки судна ∂М¹_х:

∂М¹_х = М⁰_х - М¹_х , тм [ 2.54.]

На последнем этапе расчета следует обратиться к таблице весовых нагрузок, подсчитанной для предварительной загрузки судна.

Если ∂М¹_х ≠ 0, то требуется корректировка таблицы весовых нагрузок по трюмам или палубному грузу. Это достигается следующим образом.

Случай 1. Грузовместимость трюмов используется не полностью и груз размещается только в грузовых трюмах.

Следует переместить такое количество груза из одних трюмов в другие, чтобы сумма статических моментов перемещенных нагрузок равнялась ∂М¹_х.

При этом статические моменты учитываются как по трюмам, из которых убирается груз, так и статические моменты по трюмам, в которые груз перемещается. Если величина ∂М¹_х незначительна или судно имеет только один трюм, допускается перемещение груза в отдельном трюме, путем изменения x_g по этому трюму, на величину не более 1/2 длины трюма.

Случай 2. Грузовместимость трюмов используется полностью и груз размещается только в грузовых трюмах (груз с высоким УПО).

Учитывая, что переместить груз из одних трюмов в другие нет возможности, необходимо недогрузить некоторое количество груза в одном или нескольких трюмах, чтобы сумма статических моментов этих грузов равнялась ∂М¹_х. Следует отметить, что в этом случае изменится начальное водоизмещение.

Случай 3. Грузовместимость трюмов используется полностью, но груз размещается не только в грузовых трюмах, но и на палубе.

Этот случай аналогичен предыдущему, но действия по перемещению груза или уменьшению его количества по сравнению с предварительным размещением касаются только палубы/люковых крышек.

После корректировки в курсовом проекте необходимо:

1. Представить таблицу уточненных весовых нагрузок судна, с определением новых Рⁱ, x¹_g, z¹_g, М¹_x, М¹_z, Δ^1ф (если необходимо).

2. По уточненному размещению груза в трюмах и на люковых крышках рассчитать новый дифферент, уточнить среднюю осадку и осадки носом и кормой после окончания погрузки судна, используя вышеприведенные формулы и методику расчетов.

(Расчеты, связанные с прохождением участка с ограниченной глубиной и расходом судовых запасов на данном этапе производить не требуется).

Если таблица весовых нагрузок судна не требует корректировки, то, за основу следует принять предварительное размещение груза, указав об этом в тексте курсового проекта.