работа по управлению судном (стр. 1 из 2)

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОСИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ ВОДНЫХ КОММУНИКАЦИЙ

СУДОВОДИТЕЛЬСКИЙ ФАКУЛЬТЕНТ

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПО УПРАВЛЕНИЮ СУДНОМ

ВАРИАНТ №25

ИСПОЛНИТЕЛЬ:

РУКОВОДИТЕЛЬ:

Санкт-Петербург

2004

Введение

Данная курсовая работа выполняется с целью закрепления теоретических знаний, полученных при изучении курса «Управление судном» и привитие навыков выполнения инженерных расчетов, связанных с эксплуатацией судна.

Она состоит из 3 разделов:

• Крепление палубного груза
• Буксировка судна морем
• Снятие судна с мели

В первом разделе рассчитываются силы, действующие на груз, и параметры найтовов, а также чертятся схемы действия сил, размещение груза, подкладочного материала и найтовов.

Во втором разделе рассчитываются скорость буксировки и тяга на гаке в условиях отсутствия волнения, высота волны, при которой возможна буксировка заданным буксирным тросом, а также строятся кривые сопротивления буксировщика и буксируемого судна, приводится схема определения скорости буксировки и тяги на гаке.

В третьем разделе определяется сила, необходимая для снятия судна с мели с приведением соответствующих схем.

Исходные данные

Расчет крепления груза

1. вес груза W=80 кН
2. габариты груза 4м ∙2м ∙1,1м
3. период поперечных колебаний Т₁=9 сек
4. период продольных колебаний Т₂=5 сек
5. координаты центра массы груза у=3 м; х=26 м; z=3,5 м
6. расчетный угол крена θ=30^о
7. расчетный угол дифферента ψ=5^о
8. высота волны h_в=4,0м
9. высота фальшборта h_ф=2м
10. высота надводного борта h_нб=2м
11. плотность морской воды 1,025 т/м
12. длина шпации l₁=0,6м
13. длина полубимса l₂=5,5м
14. высота трюма h_тр=4м
15. количество найтовов продольных t₂=2 штуки
16. количество найтовов поперечных t₁=3 штуки
17. высота подкладываемого материала h_п=0,15м
18. скорость на спокойной воде V=10 узлов
19. угол наклона троса к вертикальной плоскости (ДП) ά₁=30^о
20. угол наклона троса к вертикальной плоскости (шпангоута) ά₂=30^о
21. номер профиля бимса N=20/12
22. коэффициент запаса прочности троса Кпрочн.тр.=3

расчет буксировки судна морем

1. максимальная скорость V=11 узлов
2. дисковое соотношение винта θ=0,6
3. диаметр винта d=1,5м
4. мощность двигателя N=1300л.с.
5. полуширина буксирной линии l=120м
6. коэффициент запаса прочности буксирного троса Кзап=3
7. состояние винта – СТОП

снятие судна с мели

1. осадка носом до посадки на мель Т₁н=3,0м
2. осадка носом после посадки на мель Т₂н=2,9м
3. осадка кормой до посадки на мель Т₁к=3,4м
4. осадка кормой после посадки на мель Т₂к=3,6м
5. число тонн, изменяющих осадку на 1см q=10т/см
6. коэффициент проницаемости затопленного отсека К2=0,97
7. коэффициент затопления отсека К1=0,7
8. высота уровня воды в отсеке h_о=0,6м
9. длина затопленного отсека l_о=18,0м
10. ширина затопленного отсека b=11,0м
11. водоизмещение судна D=3000т
12. метацентрическая высота до посадки на мель h=2 м
13. ширина судна B=11,3м
14. длина судна L=96м
15. масса станового якоря Ря=1,9т
16. тяговое усилие лебедки F=27кН
17. грунт-песок

Раздел №1. Расчет крепления палубного груза.

1.1 Расчет сил действующих на груз

Суммарные силы Р_у и Р₁z, действующие соответственно по осям ОУ и ОZ при бортовой качке рассчитываются по формулам:

Р_у = mg sinθ + m 4π²/T₁²(z+r)sinθ + P_b

P_y = 80∙0,5 + 8,17∙4∙3,14²/81∙(3,5+5)∙0,5 + 0 = 51 кН

r = 0,5 ∙ h_b = 0,5 ∙ 4 = 2м

P_1z= mg cosθ + my 4π²/T₁² sinθ + mr 4π²/T₁² cosθ

P_1z=80∙0,87 + 8,17∙3∙4∙3,14²/81∙0,5 + 8,17∙2∙4∙3,14²/81∙0,87 = 82,8кН

Суммарные силы P_x и P_2z, действующие соответственно по осям ОХ и ОZ при килевой качке, определяются выражениями

Р_х= mg sinψ + m4π²/T₂²zsinψ + m4π²/ T₂² r ∙ sinψ

Р_х = 80∙0,09 + 8,17∙4∙3,14²/25∙3,5∙0,09 + 8,17∙4∙3,14²/25∙2∙0,09 = 13, 6 кН

Р_2z = mg cosψ + mx 4π²/T₂²sinψ + mr4π²/T₂²cosψ

P_2z = 80∙1 + 8,17∙2,6∙4∙3,14²/25∙0,09 + 8,17∙2∙4∙3,14²/25∙1 = 109,2 кН

В формулах приняты следующие обозначения:

m – масса груза, кг

g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с²

Т₁, Т₂ – соответственно периоды бортовой и килевой качки, с

Θ, ψ – соответственно углы крена и дифферента, рад

х, у, z – координаты центра массы груза, м

r – радиус вращения центра массы груза при волнении, равный 0,5 h_в, где h_в ожидаемая высота волн в районе плавания, м

Р_в – сила ветра, Р_в - S∙Р, где Р – давление ветра при заданной его скорости на 1 м², при расчетах может быть принято равным 500 Па. Силу удара волны в данной работе не учитываем, так как на судах смешанного плавания с этим явлением практически не сталкиваются.

Обеспечение прочности верхней палубы

Обеспечение прочности верхней палубы достигается путем распределения тяжести груза таким образом, чтобы на 1 м² палубы приходилось нагрузки не более указанной в судовых документах. Если же в судовых документах этих сведений нет, то безопасную нагрузку на 1 м² можно в кПа рассчитать по формуле Регистра:

Р = 0,083∙L+d/Д-4,9

Где L – длина судна, м

d – осадка судна, м

Д – высота борта, м

Р = 0,083∙96 + 13∙(3,4/5,4)-4,9 = 11,5 кН/м²

Отношение d/Д не следует принимать менее 0,65 или 0,80. В данном случае это отношение принимается равным 0,65

Р = W/S = 80/ 4∙2 = 10 < 11,5

1.3.Расчет найтовов

реакция найтовов от усилий, направленных перпендикулярно диаметральной плоскости судна рассчитывается по формуле:

R_y = P_y/(t₁∙sinά₂) = 51 кН/(3sin30^o) = 34 кН

Реакция найтовов от усилий, направленных параллельно диаметральной плоскости судна рассчитывается по формуле:

R_x = P_x/(t₂∙sinά₃) = 13,6кН/(2sin30^o) = 13,6 кН

Где t₁, t₂ – количество найтовов в поперечной и продольной плоскостях

ά – наименьший угол наклона найтовов к вертикали, принимаемый равным 30^о

P_y, P_x – усилия действующие вдоль оси OY и вдоль оси ОХ

Значения R_y и R_x являются рабочими нагрузками найтовов, и для получения разрывных усилий их следует умножить на коэффициент запаса прочности, принимаемый равным 3

Т_раз = 3∙34 = 102 кН

По найденному разрывному усилию подобрали трос диаметром d=17мм

Раздел №2. Буксировка судов морем

Цель работы – определение пригодности выбранной буксирной линии для проведения безопасной буксировки морем, в ходе расчетов определяется насколько изменяется расстояние между судами во время волнения.

2.1.Определение тяговых усилий в буксирной линии при плавании на спокойной воде

упор винта в швартовом режиме равен:

Т_ш = 0,136∙N = 0,136∙1300л.с.∙0,735Вт/л.с. = 130кН

Принимаем упор винта в швартовом режиме равным сопротивлению воды движению судна R_i при максимальной скорости последнего без буксира:

Т_ш = 130 кН = R_б1

Далее определяем сопротивление, соответствующее различным скоростям хода:

R_i-1= R_i∙(V_i-1²/V_i²)

Где R_i, R_i-1 – сопротивление воды движению судна при скоростях V_i и V_i-1

Сопротивление винтов буксируемого судна определяем по эмпирической формуле:

R_в = К₁∙Q₁∙d_в²∙V²= 500∙0,6∙1,5²∙V² = 675∙V²

Где Q₁ – дисковое отношение винта

d_в – диаметр винта, м

V – скорость буксировки, м/с

К₁ – коэффициент равный 500 для застопоренного и 150 для проворачиваемого винта

Сопротивление буксируемого судна находим по формуле:

R_б.о. = R^′_i-1+R_вi-1, где R^′_i-1 – сопротивление корпуса аварийного судна, оределяемое аналогично R_i-1

Общее сопротивление состава равно:

R_сi-1= R_бi-1+ R_б.о.i-1= R_бi-1+R^′_i-1+ R_вi-1

Данные вычислений представлены в виде таблицы

V,узлы	Rб, кН	Rв, кН	Rб.о., кН	Rс, кН
11	130	21,2	151,2	281,2
10	107,4	17,6	125,0	232,4
9	87,0	14,5	101,5	188,5
8	68,7	11,5	80,2	148,9
7	52,6	8,8	61,4	114,0
6	38,7	6,4	45,1	83,9
5	26,9	4,5	31,4	58,3
4	17,2	2,9	20,1	37,3
3	9,7	1,6	11,3	21,0
2	4,3	0,7	5,0	9,3
1	1,07	0,18	1,25	2,32

По результатам таблицы построен график с помощью которого можно найти тягу на гаке и скорость буксировки.