,кН (6)
де pv – величина рівна 1,5 кПа; Аv у – площа парусності палубного вантажу в повздовжньому напрямку по відношенню до судна, м2.
Сила удара хвилі:
, кН (7)
де pволн – величина рівна 1 кПа; А'v x – площа поверхні палубного вантажу в поперечному напрямку по відношенню судна над фальшбортом, м2; hв – висота хвилі, м; hс – відстань ц.т. цей площини від ватерлінії, м.
, кН (8)
де pволн величина рівна – 1 кПа; А'v у – площа поверхні палубного вантажу в поперечному напрямку по відношенню до судну над фальшбортом, м2; hв – висота хвилі, м; hс – відстань ц.т. цей площини від ватерлінії, м.
Реакція найтовів від зусиль, направленні в площині шпангоута:
, кН (9)
де tп– кількість поперечних найтовів; a – кут нахилу поперечного найтова до вертикалі, град; b – кут нахилу поперечного найтова до площини шпангоута, град.
Реакція найтовів від зусиль в діаметральній площині:
, кН(10)
де tпр – кількість поперечних найтовів; c – кут нахилу поперечного найтова до вертикалі, град; d – кут нахилу повздовжнього найтова до діаметральної площини, град.
Розміри найтовів визначають по виникненнях в них реакціях.
Розривне зусилля троса для найтова:
,/n,пр, кН(11)
де k =2 – коефіцієнт запасу міцності при розрахунках зусиль в найтовах, при кріпленні вантажу на палубі,;
R – реакція найтова від зусиль в площині шпангоута або в діаметральній площині, кН.
Rу разр = (кН), Rх разр = (кН)
По розривному зусиллю в найтовах визначаються розміри тросів, за таблицями міцності державних стандартів (додаток 3).
Визначається найбільше значення вертикальної складової:
P1z абоPsz , (кН)
Надалі для розрахунків стійкості верхній палуби при перевезеннях палубного вантажу розраховується міцність полубімсів по такій методиці:
Навантаження на один бімс:
P1z абоPsz n (кН)(12)
де P1z абоPsz n –найбільше значення вертикальних складових вантажуn – кількість бімсів, на які розподіляється навантаження від вантажу. Визначається по формулі:
n=L/ l (13)
де L – довжина вантажу, м;
l - відстань між бімсами, м.
Згинаючий момент:
М = Pz * l2 /8 ,Нм(14)
де l2 – довжина полубімса, м.
Елементи нерівнобоких угольників з приєднаним пояском
Приймаючі бімс із нерівнобічного косинця за двотаврову балку рахуємо, що полиця якої вона приварена до палуби, є стінкою, а вільна полиця - меншим пояском, частина палубного настилу шириною 600 мм, прилягаюча до косинця – більшим пояском.
Момент опори полубимса:
V ,(м3) (15)
де h1 – висота балки між серединами висоти ії поясків, м; S1, S2, S3, - площи поперечного сечення відповідно меньшого пояска, стенки балки, большого пояска, м2.
Для розрахунків момента опори використовуем таблицю 2.
Таблиця 3
Номер профілю | Висота полиціh, м | Ширинаполиціb, м | Товщинапрофілюt, м | Товщинапояска, мt1 , м |
10/7 | 100/10 і | 75/10 і | 8/10 і | 10/10 і |
12/8 | 120/10 і | 80/10 і | 8/10 і | 10/10 і |
13/9 | 130/10 і | 90/10 і | 8/10 і | 10/10 і |
15/10 | 150/10 і | 100/10 і | 10/10 і | 15/10 і |
Нормальне напруження в бімсі:
σн= М / V , Н/м2 (Па).(16)
де, σн – не повинне бути більше допустимого для суднобудівної сталі напруження при згинаннях рівного σдоп = 117,7*106(Па).
Якщо σн більше σдоп, то необхідна установка підпорок, при цьому використовується перевірка на стискання.
Для зменшення напруження в бімсі до нормального значення необхідно установити підпорки. Їх кількість можливо визначити по формулі
n = (σн–- σдоп ) / (σсж ·Sф/S) (17)
де Sф – фактична площа стержня м2
Розділ 2. Буксирування суден морем
По розділу 2 необхідно визначити умови, при яких буде забезпечуватися безпечне буксирування суден морем. Для цього потрібне розрахувати швидкість і міцність буксирувальної лінії.
Розрахунки швидкості буксирування морем необхідне визначати з використанням вихідних даних таблиці 3 вихідних даних і методики.
Таблиця 4
При розрахунках параметрів буксирувальної лінії | ||||||||||
Величина,размеренность | Значения по вариантам задач | |||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 0 | |
Буксирувальник, проект, буксирувальник рятівник | Буг | Орель | 1557 | Десна | Орель | 92040 | Буг | Сормовский | Волго-Балт | Десна |
Буксирувальнийоб'єкт, проект судна яке сіло на мілину | Десна | Сормовский | Таврія | Буг | Волго-Балт | Орель | Волго-Балт | Буг | Сормовский | Орель |
A/Ad = 1 – дискове відношення
Dв =– діаметр гвинта, м (додаток 2)
Коеф. тертя буксирувальника - 0,142
Коеф. повноти водотоннажності буксирувальника (з додатку 2)
Щільність морської води – 1,025 т/м3
Щільність воздуха 1,25 кг/м3
Швидкість зустрічного вітру – 5 м/с
Коеф. хвилювання – 0,0003
Середня висота кріплення буксирного троса на буксирувальном судні– 3,0 м
Діаметр троса – 0,032 м
Коеф. тертя буксируємого об’єкту – 0,145
Довжина буксира – 500 м.
Розрахунок виробляється за методикою, з використанням даних додатку 2.
Опір судна, що буксирує:
,кН(18)Опір буксируемого судна:
,кН(19)Опір води для судна що буксирує і буксируемого судна визначаємо по формулі:
,кН(20)
де f – коефіцієнт тертя, прийнятий у залежності від довжини судна (0,147-0,139);
ρ – щільність морської води;
Ω – площа змоченої поверхні судна, обумовлена по формулі
(
,де L – довжина корпуса судна, м; d – середнє осідання судна, м;
δ – коефіцієнт повноти водотоннажності судна;
В – ширина судна;
V – швидкість судна, м/с (від 1 до 5м/с).
Залишковий опір:
Rr= 0.09 p δ Δ VІ/L ,кН(21)
де Δ – водотоннажність судна, т (м3) (додаток 3).
Повітряний опір:
,кН(22)де Ан – проекція надводної поверхні судна на площину мідель-шпангоута (B*Hнадв), м2 (з додатку 2); U – швидкість зустрічного вітру, м/с; V – швидкість судна, м/с;
ρв – щільність повітря 0,125 Н*с2/м4;
Опір судна на хвилюванні:
,кН(23)де kволн = 0.0003 - коефіцієнт додаткового опору (залежить від бальности хвилювання).
ρ – щільність морської води;
Опір гребного гвинта: (розраховується тільки для буксируемого судна)
Застопорений гвинт:
,кН(24)де A/Ad – дискове відношення; Dв – діаметр гвинта, м (із завдання).
Опір зануреної у воду частини буксирного троса:
Rтр= (0.032 * l* dт pVІ) /10і . кН (25)
де l– повна довжина троса, м; (із завдання); dт – діаметр буксирного троса, м.(із завдання);
ρ – щільність морської води; V – швидкість буксирування, м/с;
Натяг буксирного троса
Т = Р гв / (Нгв * n), кН (27)
де Ргв- потужність, яку передає гвинту (гвинтам) слова установка, кВт (додаток 2);
Нгв- шаг гвинта (додаток 2);
n = 5 об/с – частота обертання гвинтів.
Результати розрахунків по формулах, приведеним вище, зводяться в таблицю 4.
Швидкість судна у м/с | Опір, кН | ||
Ro (опір судна що буксирує) | R1(опір буксируемого судна) | Rs (загальний опір) | |
0 | |||
1 | |||
2 | |||
3 | |||
4 | |||
5 |
Загальний опір знаходиться як сума опірів суден що буксирує і буксируємого Rs = Ro+R1
За табличними значеннями треба збудувати графік залежності опору суден від швидкості буксирування.
При розрахунках параметрів буксирної лінії - 1 використовують формули:
ℓ=Fг*hв/10*kℓ, (28)
де Fг - тяга на гаку, кН (знаходиться із графіка);
hв – висота хвилі, м;
kℓ - коефіцієнт ігри буксирної лінії.
При розрахунках довжини буксирної лінії - і, коефіціент гри буксирної лінії kl знаходять з використанням таблиці 5 (таблиця 24.3 [2]).
Таблиця 5
Fr, кН | 250 | 200 | 150 | 100 | 50 | 25 |
kℓ | 0,30 | 0,24 | 0,18 | 0,12 | 0,06 | 0,03 |
Графік залежності опору суден від швидкості буксирування.