Особенности размещения и укладки груза на судне

Если Р¹_лк >Р²_лк, то максимальная высота палубного груза пиломатериалов является величиной h_пг , определенной в п. 2.4.2.3.б). Но, если Р¹_лк<Р²_лк, то высота палубного грузаh_пг  устанавливается по значению Р_лк =Р¹_лк :

hпг   =	Рлк	, м                    [ 2.35.]
	ρ •(lп • к1 ) • (bп • к2 )

где составные части известны по формуле 2.16.

Высоту палубного грузаh_пг  необходимо представить в виде целого числа с десятичной дробью до одного числа. Если эта величина не совпадает с числом, кратным произведению высоты пакета пиломатериалов на число ярусов, то это означает, что последний ярус палубного груза пиломатериалов загружен не на всю площадь люковых крышек и поэтому дифферент судна можно изменять простым перемещением контейнера на свободное место.  

в) круглый лес, перевозимый россыпью: 

  Если Р¹_лк > Р²_лк, то максимальная высота штабеля круглого леса ограничена величиной h^доп _п(см. 2.4.2.3.). Но, если Р¹_лк<Р²_лк, то высота палубного грузаh_пг  устанавливается по значениюР_лк =Р¹_лк :

hпг   =	Рлк	, м                    [ 2.36.]
	ρ •(lб • к3 ) • Влк

где составные части известны по формуле 2.19.

г) трубы большого диаметра: Р_лк

  ЕслиР¹_лк > Р²_лк, то максимальная высота штабеля труб большого диаметра определяется по формуле:

            h_пг = Ø_н [ 1 + 0,866 (R^т_шт – 1) ], м                            [ 2.37.]

где: h_пг  - фактическая высота штабеля палубного груза труб, м

  Ø_н  - диаметр трубы, м

    R^т_шт - количество ярусов труб в штабеле палубного груза, ед

Но, если Р¹_лк<Р²_лк,то масса палубного груза устанавливается по значениюР_лк =Р¹_лк , определенному в п. 2.4.2.3 г). В этом пункте определены и другие характеристики штабеля груза, в т.ч.фактическое количество труб в отдельном штабеле N^f_т и число труб в основании штабеля труб N_осн.        

Подставляя эти значения в формулу 2.23. и преобразуя ее, следует найти значение   R^т_шт - количество ярусов труб в штабеле палубного груза, выраженное целым числом с десятичной дробью с одним знаком после запятой. Для нахождения высоты палубного грузаh_пг  полученное значение   R^т_шт следует подставить в формулу 2.37.

Значения весовых нагрузок судна, а также значения x_g и z_g, определенные выше следует внести в таблицу 2.5., в которой остаются незаполненными клетки для значений М_х и М_z. При отсутствии палубного груза строка «палубный груз» не заполняется.

Следующим шагом является определение статических моментов нагрузок относительно миделя (М_х) и основной плоскостью (М_z) для каждого вида весовых нагрузок, для этого в таблице 2.5. каждую весовую нагрузку перемножают на значение абсциссы ц.т. (x_g) и отдельно на значение аппликаты ц.т. (z_g).Значения М_х и М_z суммируются.

Значения x_g  и z_g для всей системы судно-груз определяются расчетным путем, при этом сумма моментов М_х и М_z  соответственно делится на значение суммы весовых нагрузок судна, представляющих собой весовое водоизмещение судна Δ^ф.

                                                                                                    Таблица 2.5.

 

Расчет весовых нагрузок судна

 

№	Наименование нагрузки	Вес (Р), т	xg от L/2, м	Мх,    тм	zg от ОЛ, м	Мz, тм
1	2	3	4	5	6	7
1	Судно порожнем
2	Груз в трюме № 1
3	Груз в трюме № …
4	Палубный груз
5	Топливо и масло
6	Вода
7	Прочие запасы
	Всего : Δф=		xg =		zg =

 

 

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 насреднюю 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 иd_ки 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_хt^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, x_g, z_g,М_x, М_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.

  2.5.4. Расчет показателей, характеризующих использование грузоподъемности и грузовместимости судна

Требуется определить коэффициент использования вместимости грузовых трюмов, определяемый как отношение объема груза (с учетом пустот), погруженного в трюм (Vⁱ_г) к объему соответствующего грузового трюма:

kiвм=	Viг	, ед.                                                   [ 2.55.]
	Viтр

где: kⁱ_вм- коэффициент использования вместимости i-го грузового трюма, ед.;

  Vⁱ_тр - объем i –го грузового трюма, м³.

Необходимо определить коэффициент трюмной укладки груза, который находится как отношение грузовместимости грузового трюма к суммарному объему грузовых мест, уложенных в этом трюме.

kiтр=	Viтр	, ед.                                                    [ 2.56.]
	Viгм

где: kⁱ_вм- коэффициент трюмной укладки в i-м грузовом трюме, ед

   Vⁱ_гм - суммарный объем грузовых мест, уложенных в i-м трюме, м³.

Следует учитывать, что суммарный объем грузовых мест Vⁱ_гм не учитывает пустоты, образующиеся в трюме между отдельными местами, между местами и конструкциями грузового помещения, пустотами внутри прокладочного или крепежного материала и пр.

Viгм=	Рi тр• V1м	, м3                                          [ 2.57.]
	Р1м

где: Рⁱ _тр – масса груза в отдельном трюме, тонн

  Р_1м – масса одного грузового места (пакета, рулона, связки и т.д), тонн;

  V_1м – объем одного грузового места (пакета, рулона, связки и т.д.), м³.

Исходные данные по массе и объему одного грузового места содержатся в таблице 4 Приложения 1.

Коэффициент использования грузоподъемности судна следует определить из выражения:

kгп  =	nтр ∑ Ритр + Рилк   i=1	, ед.                  [ 2.58.]
	Δw -1,5 рc

  2.5.4. Показатели, связанные с определением весовых нагрузок, осадок и дифферента

Результаты всех расчетов по определению осадок судна, дифферента и весовых нагрузок для двух вариантов транспортно-технологической схемы перевозки заданного груза на заданном направлении необходимо свести в таблицу 2.6 и проанализировать.  

                                                                                                          Таблица 2.6.

Показатели, связанные с определением весовых нагрузок, осадок и дифферента

                                                                                       Продолжение табл. 2.6.

Продолжение табл. 2.6.

Продолжение табл. 2.6.

Особенности размещения и укладки груза на судне