Определение весового водоизмещения и средней осадки после  окончания погрузки

Для дальнейших расчетов требуется определить весовое водоизмещение судна после погрузки и среднюю осадку судна в пресной и соленой воде на данное водоизмещение после окончания погрузки.

Весовое водоизмещение судна после погрузки определяется по формуле:

           Δ^ф  = Р_c + Δ₀ + р_c ,тонн                                                                         [ 2.29.] 

(2-85)   Δ^ф  = 775+1045+111 = 1931 т;

(787)   Δ^ф  = 1050+1185+107 = 2342 т;

где: Δ^ф - весовое водоизмещение судна после погрузки, тонн;

           р_c - масса судовых запасов на момент окончания погрузки, т.     

В приведенной формуле значения Δ₀ир_c известны как исходные данные.

Порядок определения фактически погруженного количества (массы) груза (Р_c) изложен в предыдущих разделах и зависит от необходимости размещения груза на люковых крышках.

Так, для определения фактически погруженного количества навалочного груза или генерального груза, размещаемого только в трюмах значение Р_cнаходится по формуле 2.12, а для генерального груза, размещаемого в грузовых трюмах и на люковых крышках – по формуле 2.13.

Средняя осадка судна на фактическое водоизмещение судна (d_ср) находится по значению водоизмещения (см. табл. 15 Приложение 1). Значение средней осадки вычисляется методом интерполирования. Если осадка по таблице определена для пресной воды плотностью 1, 0 т/м³ (d^п_ср) или для морской воды плотностью 1,025 т/м^3,(d^с_ср) , то дополнительно определяется осадка на другую плотность, используя следующее соотношение.

                     d^п_ср =1, 025 d^с_ср , м                                                                             [ 2.30. ]

(2-85)   d^п_ср =  1,025*2,78 = 2,85 м;

(787) d^п_ср =1,025*2,96 = 3,03 м;

Необходимо также найти разницу между средней осадкой судна по грузовую ватерлинию и средней осадкой судна после погрузки (∂d^п_ср).

                     ∂d^п_ср = d^п_w - d^п_ср , м                                                                            [ 2.31. ]

(2-85)    ∂d^п_ср =4,1-2,85 = 1,25 м;

(787)     ∂d^п_ср =4,1-3,03 = 1,07 м;

Все расчеты производятся для двух вариантов судов.

                                                                                                           Таблица 2.4.

Показатели, связанные с определением количества (массы) груза

Вывод: определили весовое водоизмещение судна после погрузки и среднюю осадку судна в пресной и солёной воде, загрузка судов произведена полностью .

Организация размещения и крепления груза на судне

Общие требования к размещению груза по трюмам

Наряду с нахождением общего количества груза, которое следует погрузить на судно, необходимо определить количество груза по отдельным трюмам.

Груз размещается равномерно по трюмам для создания нормальной посадки судна, для исключения чрезмерных прогибов и перегибов корпуса судна, большого крена и предельного дифферента. При распределении груза по трюмам рекомендуется размещать его пропорционально вместимости грузовых трюмов.

В реальных условиях при погрузке груза в речных портах, как правило, для судна смешанного плавания создается небольшой дифферент в корму судна с таким расчетом, чтобы с учетом расходования топлива и воды в течение рейса судно проходило участки с ограниченной глубиной на внутренних водных путях без дифферента или с минимальным дифферентом в корму.   

Запасы топлива и воды на судне смешанного плавания пополняются при выходе в море из устьевого порта. После прохождения лимитирующих участков пути величина дифферента может регулироваться перемещением судовых запасов (топлива или воды) между определенными цистернами или приемом некоторого количества балласта в соответствующие балластные танки.

Для предварительной оценки размещения груза по отдельным грузовым трюмам судна предлагается использовать формулу:

Рi =	Ртр• Vi	, тонн                                      [ 2.32.]
	W

где:  Рⁱ - масса груза в i –м трюме, тонн;

     Vⁱ   - объем i –го трюма, м³ (см. табл. 8 Прил. 1);

     Р_тр- общая масса груза, погруженного во все трюма, т. (см. табл. 2.4.);

     W - грузовместимость судна, м3 (см. табл. 8 Прил. 1 или табл. 2.4.).

(2-85) Рⁱ ₍₁₎ =38*12,5*1107/2623=200,47 т

       Рⁱ ₍₂₎= 38*12,5*1516/2623=274,53 т

(787) Рⁱ =21*12,5*3040/3040=262,5 т

Определив количество груза по отдельным грузовым трюмам судна, далее необходимо определить объем заполнения трюмов грузом, т.е. объем груза в отдельном трюме (с учетом пустот), используя следующую формулу:

                  Vⁱ_г = Рⁱ • µ , м³                                                            [ 2.33.]

где:  Vⁱ_г- объем груза в i –м трюме (с учетом пустот), м³;

      Рⁱ - масса груза в i –м трюме, тонн;

      µ  - удельный погрузочный объем груза, м3/т.

(2-85)                        Vⁱ_г = 12,5*38*1=475м³ /т

(787)                            Vⁱ_г = 12,5*21*1=262,5м³ /т

Расчет весовых нагрузок планируемой загрузки судна

Первоначально весовые нагрузки и координаты весовых нагрузок для выполнения рейса для конкретного судна выбираются по таблице 9 Приложения 1 методических указаний. В таблице для каждой статьи весовой нагрузки судна имеются исходные данные для самостоятельных расчетов: вес в тоннах, возвышение центра тяжести над основной линией - аппликата центра тяжести (z_g) в метрах, отстояние центра тяжести от миделя судна - абсцисса центра тяжести (x_g) в метрах.

Следует также иметь в виду, что координаты для грузовых трюмов x_gи z_g приведены для условий полного их заполнения заданным грузом, поэтому, если объем груза в трюме меньше, чем вместимость этого трюма (см. расчет по формуле 2.25), то возвышение центра тяжести этого груза над основной линией – аппликата центра тяжести (z_g) определяется по таблице 23 Приложения 1.    

Аппликату центра тяжести палубного груза (z^пг_g ) необходимо рассчитать самостоятельно для тех грузов, для которых возникает необходимость размещения на люковых крышках:

zпгg =hдд + hтр+ hлк +	hпг	, м                              [ 2.34.]
	2

где:  z^пг_g - аппликата центра тяжести палубного груза, м;

    h_дд – высота междудонного пространства (двойного дна), м -                      см. табл. 7 Прил. 1;

    h_тр – высота грузового трюма, м (см. табл. 8 Прил. 1);

    h_лк – высота люковой крышки, м (см. табл. 8 Прил. 1);

    h_пг– высота палубного груза, м (расчет – см. ниже).

(2-85) z^пг_g = 0,85+5,87+0,38+(2,5/2)=8,35 м

(787) z^пг_g = 0,95+7,9+0,35+(2,5/2)=10,45 м

Высота палубного груза:

а) универсальные контейнеры:

Высота палубного груза определяется перемножением высоты контейнера (находится из справочников по типу контейнера) на количество ярусов (см. ограничения по п. 1.4.2.3).

                                                                                                    Таблица 2.5.

Расчет весовых нагрузок судна

(2-85)

№	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	1045	-8,0	-8360	5,01	5235,45
2	Груз в трюме № 1	200,47	20,30	4069,54	3,70	741,74
3	Груз в трюме № …	274,53	-3,38	-927,91	3,69	1013,02
4	Палубный груз	300	5,55	1665	8,35	2505
5	Топливо и масло	66	-21,93	-1447,38	3,03	199,98
6	Вода	34	-36,31	-1234,54	5,37	182,58
7	Прочие запасы	11	-24,8	-272,8	6,20	68,2
	Всего : Δф=	1931	xg =-3,37	-6508,09	zg =5,15	9945,97

 

(787)

№	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	1165	-3,5	-4077,5	4,27	4974,55
2	Груз в трюме № 1	262,5	-2,48	-651	4,85	1273,13
3	Груз в трюме № …	-	-	-	-	-
4	Палубный груз	787,5	-2,48	-1953	10,45	8229,38
5	Топливо и масло	63	-18,7	-1178,1	1,29	81,27
6	Вода	37	8,9	329,3	3,6	133,2
7	Прочие запасы	7,0	26,1	182,7	5,64	39,48
	Всего : Δф=	2342	xg =-3,14	-7347,6	zg =6,29	14731,01

Вывод: рассчитали весовые нагрузки по грузу в трюмах и палубному грузу, а так же аппликату центра тяжести палубного груза,  т.к. груз размещён не только в трюмах, а ещё и на люковых крышках

1.5.3. Расчет дифферента и осадок судна

1.5.3.1. 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

(2-85) ψ    =-3,37-0,73*1931/100*35,04=-2,26 м

(787) ψ    =-3,14-(-1,61)*2342/100*51,29=-0,70 м

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

(2-85) d_к =2,78 =3,90 м

(787) d_к =2,96- =2,44 м

Осадка судна носом определяется по формуле:         

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

(2-85) d_н =2,78+ =3,92 м

(787) d_н =2,96+ =2,62 м

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_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).

  1.5.3.2. 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).  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.]

(2-85) t^ог = 59+24=83/24=3,45 сут

(787)  t^ог =59+24=83/24=3,45 сут

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.]                                                          

(2-85) р^ог_т =3,6*2,45+0,4*1=9,22 т

(787) р^ог_т = 3,8*2,45+0,4*1=9,71 т

р^ог_в  = σ^в t^ог, тонн                                                         [ 2.43.]

(2-85) р^ог_в  =2,1*3,45=7,245 т

(787) р^ог_в  =2,2*3,45=7,59 т

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.]

(2-85) р^ог_з=  9,22+7,245=16,465 т

(787) р^ог_з= 9,71+7,59=17,3 т

 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.]

(2-85) Δ^ог =   1931-16,465=1915 т

(787) Δ^ог = 2342-17,3=2325 т    

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)_.

(2-85) (d^ог_ср) =2,75 м

(787) (d^ог_ср)=2,94 м

 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.]

(2-85)    ∂d_ср = 2,75-2,22=0,53 м

(787)    ∂d_ср = 2,94-2,02=0,92 м

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

(2-85)    ∂d_ср   =16,465/7,43=2,22 м

(787)    ∂d_ср   =17,3/8,55=2,02 м

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.]

(2-85) М^из_х =9,22*(-25,4)+7,245*(-36,3)=-497 тм

(787) М^из_х =9,71*(-35,79)+7,59*19,3=-201 тм

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

(2-85)  ∂ψ    =-4,97/100*35,05=-0,14 м

(787)    ∂ψ    =-201/100*51,29=-0,04 м

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.]

(2-85) ψ¹ = 2,22+(-0,14)=2,08 м

(787) ψ¹ = 2,02+(-0,04)=1,98 м

 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.]

(2-85)                 (- 0,4) < 2,08  ≥ (0,53-3,3) + 2,22  + (-0,14) м 

(- 0,4) < 2,08  ≥ -0,48

(787)                 (- 0,4) < 1,98  ≥ (0,92-3,3) + 2,02  + (-0,04) м  

(- 0,4) < 1,98  ≥  -0,40

 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.

  1.5.4. 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

(2-85)   kⁱ_вм= 38*38/2623=0,6 ед

(787) kⁱ_вм=38*21/3040=0,5 ед

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

(2-85) kⁱ_тр=2623/1444=1,8 ед

(787) kⁱ_тр=3040/798=3,8 ед

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

(2-85) Vⁱ_гм=(475*1)/12,5=38м³

(787) Vⁱ_гм=(262,5*1)/12,5=21м³

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

(2-85) k_гп  =(475+300)/1855-1,5*111=0,5 ед

(787) k_гп  =(262,5+787,5)/2075-1,5*107=0,6 ед

                                                                                                                  Таблица 2.6.

Показатели, связанные с определением весовых нагрузок, осадок и дифферента

Вывод: полученный вариант предварительной загрузки проверили на дифферент и определили значение осадок судна в носовой и кормовой части. Определили коэффициенты  использования вместимости грузовых трюмов и трюмной укладки груза, а также грузоподъёмности судна.