Учебное пособие: Теория и практика управления судном

Содержание

Пояснительная записка

Образец титульного листа

Контрольная работа №1

Расчет пройденного расстояния и времени при пассивном и активном торможении

Расчет безопасной якорной стоянки

Учет инерции судна при швартовных операциях и определение положения мгновенного центра вращения неподвижного судна

Расчет увеличения осадки судна от крена, изменения плотности воды, проседания на мелководье и расчет безопасной ширины фарватера

Контрольная работа №2

Определение положения судна относительно резонансных зон, длины волны и построение резонансных зон

Буксировка судов

1 Расчет однородной буксирной линии

2 Расчет неоднородной симметричной буксирной линии

3 Расчет неоднородной несимметричной буксирной линии

4 Определение высоты волн для безопасной буксировки

5 Определение весовой игры буксирной линии

Снятие

1 Снятие судов с мели стягиванием

2 Снятие судов с мели способом отгрузки

3 Снятие судна с мели при наличии крена, когда внешняя

кромка банки лежит позади миделя

4 Снятие судна с мели дифферентованием в случае, когда лишь носовая часть киля лежит на грунте, а под остальной частью

киля имеется достаточный запас глубины

5 Снятие судна с мели с помощью выгрузки после предварительного перемещения груза с носа в корму, когда лишь носовая часть киля лежит на грунте, а под остальной частью киля имеется достаточный запас глубин

6 Снятие судна с мели дифферентованием, если часть груза снята, и когда лишь носовая часть киля лежит на грунте, а под остальной частью киля имеется достаточный запас глубин

7 Снятие судна с мели при отсутствии запаса глубины под килем с учетом работы машины на задний ход

8 Определение начальной скорости буксировщика при снятии с мели способом рывка

Пояснительная записка к выполнению контрольных работ

Студенты 5-го и 6-го курса заочной формы обучения по дисциплине «Теория и практика управления судном» согласно учебному плану должны выполнить 2 контрольные работы: №1 - на 5-м курсе и №2 - на 6-м .

Номер первой задачи выбирается по последней цифре шифра, а все последующие номера задач определяются путем прибавления к номеру первой задачи числа 10. Например: номер первой задачи 8, второй – 18, третьей - 28 и т.д.

Для всех видов задач приведены примеры их решения.

При выборе примера для решения задач, связанных с пассивным и активным торможением, следует обратить внимание на конструкцию винта (ВФШ, ВРШ) и на начальную скорость торможения.

При вычислениях записи делаются по форме: формула - числовое значение величин (без промежуточных вычислений) - результат.

При графическом решении задач на диаграммах и номограммах, последние должны быть приложены к контрольной работе.

На чистом поле листов диаграмм и номограмм надлежит указать фамилию студента и номер задачи.

Листы контрольной работы должны быть пронумерованы и подшиты.

Образец титульного листа прилагается.

Контрольная работа должна быть зарегистрирована на кафедре и передана для проверки преподавателю до начала экзаменационной сессии.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТУ

імені гетьмана Петра Конашевича-Сагайдачного

Зразок

Контрольна робота № 1

з дисципліни:

“Теорія і практика управління судном”

Студента 5 курсу

заочної форми навчання

факультету судноводіння

Разгуліна В.В.

шифр 057040

Київ-2007

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1

Тема: “Расчет пройденного расстояния и времени при пассивном и активном торможении судна”

Примеры решения

Пример 1

Определить время падения скорости до V = 0,2 · V_o судна с ВФШ и ДВС после команды СТОП и пройденное за это время расстояние (время свободного торможения и выбег судна).

Масса судна m = 10000т, скорость полного хода V_o = 7,5 м/с, сопротивление воды при скорости V_o R_o = 350 кН, начальная скорость V_н = 7,2 м/с.

Решение.

1. Масса судна с учетом присоединенных масс воды

m₁ = 1,1 m = 1,1 10000 = 11000 т

2. Инерционная характеристика судна

S_о =

3. Продолжительность первого периода (до остановки винта)

t₁ = 2,25

4. Скорость в конце первого периода V₁ = 0,6V_o , когда останавливается винт

V₁ = 0,6 V_o = 0,6 7,5 = 4,5 м/с

5. Расстояние, пройденное в первом периоде, принимая =0,2

S₁ = 0,5 S_o ℓn = 0,5·1768·ℓn

6. Во время второго периода (от скорости V₁ = 4,5 м/с до скорости

V = 0,2 V_о = 0,2 · 7,5 = 1,5 м/с)

где =0,5 - коэффициент сопротивления для ВФШ

7. Расстояние, пройденное во втором периоде

8. Время свободного торможения

t_в = t₁ + t₂ = 115 + 524 = 639 ≈ 640 с

9. Выбег судна

S_в = S₁ + S₂ = 614 + 1295 = 1909 ≈ 1910 м.

- в радианах

Пример 2

Определить время падения скорости до V = 0,2 V_о судна с ВФШ и ДВС после команды СТОП и пройденное за это время расстояние (время свободного торможения и выбег судна), если свободное торможение осуществляется на скорости V_н ≤ 0,6 V_o

m = 10000 т, V_o = 7,5 м/с, R_o = 350 кН, V_н = 4,0 м/с

Решение

1. m₁ = 1,1 m = 1,1 10000 = 11000 т

2. S_о =

3. Определим скорость в конце первого периода, когда останавливается винт

V₁ = 0,6 V_o = 0,6 7,5 = 4,5 м/с

4. Т.к. V_н < V₁ , то винт останавливается мгновенно.

5. V = 0,2 · V_o = 0,2 · 7,5 = 1,5 м/с

6. Время падения скорости от V_н = 4,0 м/с до V = 1,5 м/с

где ε_вт = 0,5 – коэффициент сопротивления для ВФШ

V_н = V₁

7.Расстояние, пройденное при падении скорости от V_н = 4,0 м/с до V = 1,5 м/с

Пример 3

Определить время падения скорости до V = 0,2 · V_о для судна с ВРШ и ГТЗА после команды СТОП и пройденное за это время расстояние (время свободного торможения и выбег судна).

m = 10000 т, V_o = 7,5 м/с, R_o = 350 кН, V_н = 7,2 м/с

Решение.

1. m₁ = 1,1 m = 1,1 10000 = 11000 т

2. S_о =

3. V = 0,2 V_o = 0,2 7,5 = 1,5 м/с

4. Время падения скорости до V = 1,5 м/с

где V₁ = V_н = 7,2 м/с ,

ε_вт ≈ 0,7 – коэффициент сопротивления для ВРШ

5.

Пример 4

Определить время активного торможения и тормозной путь (нормальное реверсирование) судна с ВФШ и ДВС, если максимальный упор заднего хода Р_з.х. = 320 кН.

m = 10000 т, V_o = 7,5 м/с, R_o = 350 кН, V_н = 7,2 м/с

Решение

1. Масса судна с учетом присоединенных масс

m₁ = 1,1 m = 1,1 10000 = 11000 т

2. Инерционная характеристика судна

S_о =

3. Продолжительность первого периода (до остановки винта)

t₁ = 2,25

4. Скорость в конце первого периода V₁ = 0,6 V_o , когда останавливается винт

V₁ = 0,6 V_o = 0,6 7,5 = 4,5 м/с

5. Расстояние, пройденное в первом периоде

S₁ = 0,5 S_o ℓn ,

где Р_е – тормозящая сила винта, работающего в режиме гидротурбины и составляющая примерно 0,2 R_o , т.е. = 0,2

S₁ = 0,5 1768 ℓn

6. Продолжительность второго периода

t₂ = , где V₁ = 4,5 м/с

Р_е = 0,8 Р_з.х. = 0,8 320 = 256 кН

t₂ =

7. Расстояние, пройденное во втором периоде

S₂ = 0,5 S_o ℓn т.к. к концу второго периода V = 0, то

S₂ = 0,5 S_o ℓn = 0,5 1768 ℓn

8. Время активного торможения

t_ι = t₁ – t₂ = 115 + 168 = 283 с

9. Тормозной путь

S_ι = S₁ + S₂ = 614 + 354 = 968 ≈ 970 м.

Пример 5

Определить время активного торможения и тормозной путь (нормальное реверсирование) судна с ВФШ и ДВС после команды ЗПХ, если упор заднего хода Р_з.х. = 320 кН и торможение осуществляется со скорости V_н ≤ 0,6 V_o .

Масса судна m=10000т, скорость полного хода V_o =7,5 м/с, сопротивление воды на скорости V_o R_o =350 кН, начальная скорость V_н =4,0 м/с.

Решение

1. Масса судна с учетом присоединенных масс

m₁ = 1,1 m = 1,1 10000 = 11000 т

2. Инерционная характеристика судна

S_о =

3. Скорость в конце первого периода, когда останавливается винт

V₁ = 0,6 V_o = 0,6 7,5 = 4,5 м/с

4. В случае, если V_н ≤ V₁ = 0,6 V_o (V_н = 4,0 м/с, V₁ = 4,5 м/с), винт останавливается мгновенно и t₁ = 0; S₁ = 0.

5. Тормозящая сила винта

Р_е = 0,8 Р_з.х. = 0,8 320 = 256 кН

6. Время активного торможения

t = ,

где V₁ = V_н = 4,0 м/с

t = = 154 с

7. Тормозной путь

S = 0,5 S_o ℓn ,

где V₁ = V_н = 4 м/с

S = 0,5 1768 ℓn

Пример 6

Определить время активного торможения и тормозной путь судна с ВРШ и ГТЗА, если максимальный упор заднего хода Р_з.х. = 320 кН.

m = 10000 т, V_o = 7,5 м/с, R_o = 350 кН, V_н = 7,2 м/с

Решение

1. Масса судна с учетом присоединенных масс

m₁ = 1,1 m = 1,1 10000 = 11000 т

2. Инерционная характеристика судна

S_о =

3. Продолжительность активного торможения

,

т.к. к концу периода торможения V = 0, то

, где для ВРШ Р_е = Р_з.х. = 320 кН

4. Т.к. к концу периода торможения V = 0, то тормозной путь судна

S = 0,5 S_o ℓn , где V₁ = V_н = 7,2 м/с

S = 0,5 1768 ℓn

5.

Задачи

Определить время падения скорости до V = 0,2 V_о после команды СТОП и пройденное за это время расстояние (время свободного торможения и выбег судна)

Определить время активного торможения и тормозной путь после команды ЗПХ

Рекомендованная литература:

1. Сборник задач по управлению судами; Учебное пособие для морских высших учебных заведений / Н.А. Кубачев, С.С. Кургузов, М.М. Данилюк, В.П. Махин. – М. Транспорт, 1984, стр. 37 - 43.

2. Управление судном и его техническая эксплуатация; Учебник для учащихся судоводительских специальностей высших инженерных морских училищ. Под редакцией А.И. Щетининой. 3-е издание. – М. Транспорт, 1983, стр. 191 – 196.

3. Управление судном и его техническая эксплуатация. Под редакцией А.И. Щетининой 2-е издание. – М. Транспорт, 1975, стр. 305 – 311.

4. С.И. Демин. Торможение судна. – М. Транспорт, 1975, стр. 5 – 18.

5. Управление судном. Под общей редакцией В.И. Снопкова. – М. Транспорт, 1975, стр. 5 – 12, 25-37.

Тема: “Расчет безопасной якорной стоянки”

Пример

Танкер водоизмещением ∆ = 84500 тонн, длина L = 228 м, средняя осадка d_ср = 13,6 м, высота борта Н_б = 17,4 м, масса якоря G = 11000 кг, калибр якорной цепи d_ц = 82 мм, глубина места постановки на якорь Н_гл = 30 м, грунт – ил, наибольшая скорость течения V_т = 4 уз., угол между направлением течения и ДП θ_т = 20º, усиление ветра по прогнозу до u = 10-12м/с, угол между ДП и направлением ветра q_u = 30º. По судовым документам площадь проекции надводной части корпуса судна на мидель

А_u = 570 м² , то же на ДП В_u = 1568 м² .

Определить:

- длину якорной цепи необходимую для удержания судна на якоре;

- радиус окружности, которую будет описывать корма судна;

- силу наибольшего натяжения якорной цепи у клюза.

Решение

1.Вес погонного метра якорной цепи в воздухе

q_о = 0,021 d_ц ² = 0,021 82² = 141,2 кг/м

2.Вес погонного метра якорной цепи в воде

q_w = 0,87 q_о = 0,87 141,2 = 122,84 кг/м

3. Высота якорного клюза над грунтом

Н_кл = Н_гл + (Н_б - d_ср ) = 30 + (17,4 – 13,6) = 33,8 м

4. Удельная держащая сила якоря дана в условии задачи: К =1,3

5. Необходимая длина якорной цепи из расчета полного использования держащей силы якоря и отрезка цепи, лежащего на грунте

, где:

а – длина части якорной цепи, лежащей на грунте; принимаем, а = 50 м;

ƒ - коэффициент трения цепи о грунт дан в условии задачи: ƒ=0,15

6. Определим силу ветра, действующую на надводную часть судна

R_A = 0, 61 Сх_а u² (А_u cos q_u + B_u sin q_u ), где

Сх_а – аэродинамический коэффициент задачи дан в условии Сх_а= 1,46

R_A = 0,61 1,46 12² (570 cos 30º + 1568 sin 30º) =163,850 кН = 16,7 m

7.Определим силу действия течения на подводную часть судна

R_т = 58, 8 В_т V_т ² sin θ_т , где:

В_т – проекция подводной части корпуса на ДП судна,

В_т ≈ 0,9 L d_cp = 0,9 · 228 · 13,6 = 2790,7 ≈ 2791 м²

V_т – скорость течения в м/с

V_т = 4 уз. ≈ 2 м/с

R_т = 58,8 2791 2² sin 20º = 224,517 кН = 22,9 m

8.Определим силу рыскания судна при усилении ветра

R_ин = 0,87 G = 0,87 11000 = 9,57 m = 93,882 кН

9.Сумма действующих на судно внешних сил

∑ R = R_А + R_т + R_ин = 163,850 + 224,517 + 93,882 = 482,249 кН = 49,2 m

10.Определим минимальную длину якорной цепи, необходимую для удержания судна на якоре, при условии F_г = F_х = ∑ R (н) = 10 · G · К и коэффициенте динамичности К_д = 1,4

, где:

К = 1,3 – удельная держащая сила грунта,

q_w = 122,84 кг/м – вес погонного метра якорной цепи в воде

С целью обеспечения безопасности якорной стоянки надлежит вытравить

9 смычек = 225 м якорной цепи.

11. Определим горизонтальное расстояние от клюза до точки начала подъема якорной цепи с грунта

x=

= 214,21 м ≈ 214 м.

Следовательно, длина цепи, лежащая на грунте составляет

а = 225 – 214=11м

12. Радиус окружности, которую будет описывать корма танкера

R_я = а + х + L = 11 + 214 + 228 = 453 м

13. Определим силу наибольшего натяжения якорной цепи у клюза

F₂ = 9,81 q_w

Задачи

Определить:

- длину якорной цепи, необходимую для удержания судна на якоре;

- радиус окружности, которую будет описывать корма судна;

- силу наибольшего натяжения якорной цепи у клюза.

Рекомендованная литература:

1. Управление судном и его техническая эксплуатация. Учебник для учащихся судоводительских специальностей высших инженерных, морских училищ. Под редакцией А.И. Щетининой. 3-е издание.- Транспорт, 1983, стр.241-249.

2. Управление судном и его техническая эксплуатация. Учебник для учащихся судоводительских специальностей высших инженерных, морских училищ. Под редакцией А.И. Щетининой. 2-е издание.- М.Транспорт, 1975, стр.336-349.

3. Сборник задач по управлению судами. Учебное пособие для морских высших учебных заведений. Н.А. Кубачев, С.С. Кургузов, М.М. Данилюк, В, П. Махин. – М. Транспорт, 1984, стр.17-20.

4. Управление судном. Под общей редакцией В.И. Снопкова.-

М. Транспорт, 1991, стр. 206-221.

Тема: “Учет инерции судна при швартовных операциях и определение положения мгновенного центра вращения неподвижного судна”

Примеры решения

Пример 1

Определить инерционную характеристику судна t_{v 1} на скорости V_{H 1} = 7,2 м/с (14 уз.), если V_o = 7,5 м/с (14,6 уз.), а S_o = 2500 м.

Примечание: характеристика t_v численно равна времени падения скорости от V_H до 0,5 V_H при свободном торможении.

Решение

t_{v 1} = с = 4 м 42 с

Задачи

Определить инерционную характеристику t_v на скорости V_H .

Пример 2

Судно, следуя против течения, подходит к причалу со скоростью V_H ' = 3 уз. Относительно грунта. Скорость течения V_т = 2 уз.

Определить на каком расстоянии от причала дать СТОП, чтобы:

а) остановиться у причала без реверса двигателя на задний ход;

б) иметь скорость относительно причала не более V= 0,5 уз.

Инерционная характеристика t_v = 7 мин.

Решение

а) V_H = V_H ' + V_т = 3 + 2 = 5 уз.

Скорость относительно воды у причала:

V = V_т = 2 уз. ; ∆V = V_H – V = 5 – 2 = 3 уз.

S = кб

б) V_H = 5 уз.

Скорость относительно воды у причала

V = V_т + 0,5 = 2 + 0,5 = 2,5 уз.; ∆V = V_H – V = 5 – 2,5 = 2,5 уз.

S = кб

Задачи

Судно следует против течения к причалу со скоростью V_н относительно грунта. Определить на каком расстоянии от причала дать СТОП чтобы:

а) остановиться у причала без реверса двигателя на задний ход;

б) иметь скорость относительно причала не более V_уз.

Пример 3

Определить расстояние, на котором будет остановлено судно работой винта на задний ход ω_з.х. = 60 об/мин., если скорость судна перед дачей заднего хода V_H = 2 уз. Скорость полного хода V_о = 16 уз. Частота вращения винта при работе на полный задний ход ω_з.хо. = 105 об/мин. Инерционная характеристика S_о = 2500 м, тормозная характеристика = 0,9.

Решение

S_т = 1,3 α (1 + α) S_о

где α =

S_т = 1,3 0,025 (1 + 0,025) 2500 = 83 м

Задачи

Определить расстояние, на котором будет остановлено судно работой винта на задний ход с частотой вращения ω_з.х. , если скорость перед дачей заднего хода V_н . Известна тормозная характеристика судна Р_з.х. /R_о , соответствующая частота вращения винта на полный задний ход ω_з.хо., инерционная характеристика S_{о ,} скорость полного хода V_о.

Пример 4

Определить кинетическую энергию навала судна Д = 250000 тонн на докфиндер причала при скорости подхода V = 0,1 м/с, коэффициент энергии навала К_н = 0,9, коэффициент присоединенной массы μ = 0,35, g = 9,81 м/с² .

Решение.

W = κ_н тонн

Задачи

Определить кинетическую энергию навала судна

Пример 5

Под углом 90º к ДП судна подан буксир на расстоянии в = от центра тяжести судна (G) в корму. Длина судна L = 300 м. Определить расстояние (К) мгновенного центра вращения (О) от центра тяжести судна (G) и радиус, которым оконечность кормы судна опишет дугу вокруг мгновенного центра вращения.

Решение:

d = = = 100 м ; м ;

а = - в = - 100 = 50 м ; R = К + в + а = 56,25+100+50 = 206,25 м

Задачи

Определить положение центра вращения неподвижного судна и радиус, которым оконечность кормы опишет дугу вокруг мгновенного центра вращения

Рекомендованная литература:

1. Сборник задач по управлению судами. Учебное пособие для морских высших учебных заведений / Н.А. Кубачев, С.С. Кургузов, М.М. Данилюк, В.П. Махин. – М. Транспорт, 1984, стр. 57-62.

2. Управление судном и его техническая эксплуатация. Учебник для учащихся судоводительских специальностей высших инженерных морских училищ. Под редакцией А.И. Щетининой. 3-е издание. – М. Транспорт, 1983, стр. 284-286.

3. С.Г. Погосов. Швартовка крупнотоннажных судов. – М. Транспорт, 1975, стр. 67-72.

Тема: “Расчет увеличения осадки судна от крена, изменения плотности воды, проседания на мелководье и расчет безопасной ширины фарватера”

Примеры решения

Пример 1

І. Танкер длиной L = 174 м, шириной В = 23,5 м со статической осадкой Тсm = 9,8 м на ровном киле следует со скоростью V = 14 уз (7,2 м/с) на мелководье, Hгл = 14,8 м.

Определить суммарное увеличение осадки от крена судна θ = 3º, при изменении плотности воды от ρ₁ = 1,025 m/м³ до ρ₂ = 1,008 m/м³ при поправке на пресную воду ∆Т = 213 мм и от проседания на мелководье.

Решение

1. Увеличение осадки от крена

∆Ткр tg θ = tg 3º = 0,61 м

Формула используется при θ ≤ 8

2. Увеличение осадки от изменения плотности воды

∆Тпл = ·∆Т = 213 = 0,15 м

3. Увеличение осадки от проседания на мелководье

∆Т_v ´ = · при 1,5 << 4

или ∆Т_v = при ≤ 1,4

где К_v – коэффициент, зависящий от см. таблицу

L/B К_v L/B К_v

4 1,32 8 1,17

5 1,27 9 1,15

6 1,23 12 1,1

7 1,19

= = 7,4 К = 1,18; ∆Т_v ´ = ·= 0,84 м

4. Увеличение дифферента на корму при коэффициенте общей полноты корпуса ≤ 0,65

∆Тк = Кк ∆Т_v ´, где Кк – коэффициент, зависящий от см. таблицу

L/B Кк

3,5 – 5,0 1,5 – 1,25

5 – 7 1,25 – 1,1

7 – 9 1,1

= = 7,4 Кк = 1,1

∆Т_v = Кк ∆Т_v ´ = 1,1·0,84 = 0,92 м

5. Суммарное увеличение осадки

а) на миделе

∆Т= ∆Ткр + ∆Тпл + ∆Тv′ = 0,61 + 0,15 + 0,84 = 1,60 м

б) кормой при острых отводах кормы

∆Тк = ∆Тпл + ∆Тv_к = 0,15 + 0,92 =1,07 м

т.е. максимальное увеличение осадки ∆Т = 1,60 м

2. Максимальная динамическая осадка

Тдин = Тсm + ∆Т = 9,80 + 1,60 = 11,40 м

Задачи

Определить суммарное увеличение осадки:

1) от крена судна θ ;

2) при переходе судна из воды с плотностью ρ₁ в воду с плотностью ρ₂ при поправке на пресную воду ∆Т ;

3) от проседания при плавании на мелководье по формулам Института гидрологии и гидротехники АН СССР для судов с острыми отводами;

4) при увеличении дифферента на корму и максимальную осадку

V, уз. перевести в V м/с

Пример 2

Определить приращение осадки судна при плавании на мелководье и в узком канале по Формулам Барраса, когда отношение глубины к осадке , а отношение площади подводной части миделя судна к площади поперечного сечения канала . Длина судна L=160 м, ширина В=26,7 м, осадка Т_ср =10,80 м , объемное водоизмещение судна

V_об =34635 м³ , глубина Н=12, 40 м, скорость судна V=8 уз.

Решение

1. Коэффициент общей полноты судна

2. Увеличение осадки на мелководье

3. Увеличение осадки в канале

Задачи

Пример 3

По методу NPL определить изменение осадки танкера: L= 300 м

на скорости 14 уз. при Тcm = 13,5 м;

дифферент ψ = 0, на глубине Нгл=20 м; (см. Приложение 1)

Для использования номограммы NPL необходимо выполнение следующих условий:

- коэффициент полноты объема корпуса судна должен быть 0,80≤ δ≤90

- отношение длины судна к его ширине ;

- отношение глубины моря к осадке 1,1≤≤1,5 ;

- число Фруда по глубине Fr_h = 0,10,6;

Решение

1. По номограмме NPL (см. лист. Приложение 1) из точки А, соответствующей значению V = 14 уз., провести вертикаль до пересечения с линией глубины моря Н = 20 м (точка В);

2. Из точки В провести горизонталь на правую часть номограммы до пересечения с линиями заданного дифферента ψ = 0 (точка С – нос, точка С' – корма);

3. Из точек С и С' опустить вертикальные линии до пересечения с линией длины судна L = 300 м (точки в и D');

4. Из точек в и D' провести горизонтали до пересечения осадок и снять результат: приращение осадки носом ∆Тн=+1,98м, приращение осадки кормой ∆Тк=+1,48м

Задачи

Пример 4

а) Определить ширину свободного пространства прохождения судна в узкости на прямолинейном участке

L = 174м – длина судна;

В = 23,5м – ширина судна;

* V = 18 уз – скорость судна;

= 200м – наибольшая ошибка;

t_u = 10мин = 600с – промежуток времени между обсервациями;

t₃ = 3,5 мин=150с – время на определение и прокладку линий положения;

С^о = 5 ^о – учитываемый угол сноса;

С^о = - ошибка в угле сноса;

ω = 0.1 град/c – средняя угловая скорость поворота;

Z = 30м – необходимый навигационный запас.

* V, уз. перевести в V м/с

Решение

в = 2 δ_m + 2V (t_u + t_з ) =

= 2 · 200 + 2 · 7,2 (600 + 150) + 23,5 + 2 · 30 ≈ 887м.

в) Определить будет ли достаточной ширина фарватера 400 м при проводке судна по створу (непрерывное наблюдение за смещением судна, t_u =0, t_з = 0) при тех же условиях.

Решение

в = 2 δ_m + = 2 · 200 + + 23,5 + 2 · 30= =510 м.

Ширина фарватера не достаточна.

Задачи

а) Определить ширину полосы свободного пространства для прохождения судном узости:

в) Определить будет ли достаточной ширина фарватера 150 м при проводке судна по створу.

Рекомендованная литература:

1. Сборник задач по управлению судами. Учебное пособие для морских высших учебных заведений / Н.А. Кубачев, С.С. Кургузов, М.М. Данилюк, В.П. Махин. – М. Транспорт, 1984, стр. 48 - 57.

2. Управление судном и его техническая эксплуатация. Учебник для учащихся судоводительских специальностей высших инженерных морских училищ. Под редакцией А.И. Щетининой. 3-е издание. – М. Транспорт, 1983, стр. 383 – 392.

3. Управление судном и его техническая эксплуатация. Под редакцией А.И. Щетининой 2-е издание. – М. Транспорт, 1975, стр. 393 – 401.

Контрольная работа № 2

Тема : «Определение положения судна относительно резонансных зон, длины волны и построение резонансных зон»

Примеры решения

Пример 1

Определение положения судна относительно резонансных зон.

Судно следует в условиях регулярного волнения, когда определение длины волны не представляет затруднений. Сравниваем ее с длиной судна. Определить положение судна относительно резонансных зон.

Дано: Длина судна L = 101,9 м; ширина судна В = 16,7 м; осадка судна

Т = 7,0 м; скорость судна V_s = 10 уз.; поперечная метацентрическая высота h = 0,9 м; курсовой угол направления движения волны q = 45º; длина волны λ = 90 м.

Решение

1. Рассчитать кажущийся период волн:

2. Находим период бортовой качки судна

; принимаем К = 0,8

3. Определяем период килевой качки

4. Рассчитываем отношения:

Выводы:

а) по бортовой качке судно находится в дорезонансной зоне, т.е.

< 0,7;

б) по килевой качке судно находится в резонансной зоне

(0,7 < < 1,3) и испытывает килевую качку

Задачи

Пример 2

Определение длины волны с помощью универсальной диаграммы качки (Приложение 2).

Судно следует в условиях нерегулярного волнения. Для определения средней величины кажущегося периода волн измерили суммарное время прохождения серии волн и вычислили τ как среднее арифметическое.

Определить среднее значение длины волн.

Дано: Скорость судна V_s = 10 уз. ; курсовой угол направления движения волны q = 30º; кажущийся период волн τ ′= 7 с.

Решение

1. Находим в нижней части диаграммы точку, соответствующую значениям V_s = 10 уз. и q = 30º.

2. Проводим из этой точки вертикальную линию в верхнюю часть диаграммы до пересечения с кривой τ′ = 7 с.

3. Ордината полученной точки соответствует длине волны λ = 130 м.

Задачи

Пример 3

Построение резонансных зон на универсальной диаграмме Ремеза (Приложение 3) по измеренному кажущемуся периоду волн.

Построить резонансные зоны для бортовой и килевой качки.

Дано: Длина судна L = 139,4 м; скорость судна V_s = 12 уз., q = 120º; период собственных поперечных колебаний судна Т_θ = 18 с; период собственных продольных колебаний судна Т_ψ = 8 с, кажущийся период волн τ′= 12 с.

Решение

1. Находим длину волны (см. Пример 2 этой темы): λ = 140 м.

2. Из точки пересечения горизонтали с ординатой, равной λ = 140 м и кривой τ′ = Т_θ = 18 с, проводим в нижнюю часть диаграммы линию чистого резонанса по бортовой качке.

3. Рассчитаем и (можно воспользоваться шкалой в верхней части диаграммы)

4. Из точек пересечения кривых τ′ = 14 с и τ′ = 26 с с горизонталью λ = 140 м проводим вертикальные линии в нижнюю часть диаграммы. Эти вертикали ограничивают резонансную зону по бортовой качке.

5. Линию чистого резонанса по килевой качке проводим из точки пересечения кривой τ′=Т_ψ =8 с горизонталью λ=140м. Линии, ограничивающие резонансную зону по килевой качке, проводим из точек пересечения горизонтали λ=140 м с кривыми τ′ =Т_ψ / 1,3=8/1,3=6 с и τ′ =Т_ψ /0,7=8/0,7=11 с

Ответ: вертикали, ограничивающие резонансную зону по бортовой качке, отсекают на внешней полуокружности курсовых углов значения 112º и 138º, а по килевой качке значения 45º и 100º.

Задачи

Пример 4

Построение резонансной зоны бортовой качки по высоте волны. (Приложение 4)

Судно следует в условиях, когда волнение имеет явно выраженный нерегулярный характер. Определить резонансную зону бортовой качки по высоте волны 3 %-ной обеспеченности, τ рассчитывать с точностью до 1 с.

Дано: Т_θ = 20 с; h_3% = 4м.

Решение

1. Из точек шкал А и В, соответствующих h_в = 4 м, проводим горизонтали до пересечения с кривой τ′ = 20 с в части диаграммы, расположенной выше кривой τ′ = ∞.

2. Из точек пересечения опускаем вертикали, которые на нижней части диаграммы ограничат зону значений V и q, отвечающих чистому резонансу бортовой качки.

3. Рассчитываем Т_θ / 1,3 = 15,4 с и Т_θ / 0,7 = 28,6 с. Так же, как и кривая τ′=20с, кривые τ′= и τ′= пересекаются горизонталями, упомянутыми в п.1. При этом образуется фигура с 4-мя точками пересечения. Из крайней левой и крайней правой точек пересечения проводим вертикальные линии, которые на нижней части диаграммы ограничат резонансную зону бортовой качки.

Крайней левой точкой пересечения будет точка пересечения кривой

τ′ = 29 с горизонталями h_3% = 4м шкалы В, а крайней правой – точка пересечения кривой τ′ = 15 с и горизонталями h_3% = 4м шкалы А. Внешнюю полуокружность курсовых углов диаграммы вертикали пересекут в точках со значением 115º и 132º.

Задачи

Тема: “Расчет условий отсутствия слеминга и штормование судна с застопоренными машинами»

Примеры решения

Пример 1

Расчет условий отсутствия слеминга. Условия отсутствия слеминга можно определить по выражению:

,

где: L – длина судна, м;

Т_н – осадка носом, м;

А – коэффициент, зависящий от Fr (число Фруда) и ; Fr = (м/с);

В – ширина судна, м;

λ_max – длина волны максимальная, м;

h_{в max} – высота волны максимальная, м;

При условии отсутствия слеминга коэффициент А должен быть

Дано. Судно следует навстречу волне. Рассчитать скорость, при которой слеминг будет отсутствовать. L = 139,4 м; В = 17,7 м; Т_н = 6,5 м; λ_max = 120 м; h_{в max} = 5 м.

Решение:

= = 0,89 , принимаем А = 0,9;

По А = 0,9 и = 8 по графику (см. Приложение 5) находим максимально допустимое значение Fr. В нашем случае Fr = 0,14.

Максимально допускаемая скорость судна

V = Fr

Задачи

Пример 2

Штормование судна с застопоренными машинами.

Судно может лечь в дрейф в том случае, когда оно, не имея хода, находится в условиях, достаточно удаленных от резонансного режима бортовой качки.

Это возможно при соблюдении условий

λ > или λ <

Дано : В = 14 м; h = 0,96 м.

Определить при какой длине волны судно может безопасно лечь в дрейф.

Решение

λ > = = 408 м или λ < = = 122 м

Ответ: судно может лечь в дрейф, если длина волны будет менее 120 м (результат 408 м практического интереса не представляет.)

Задачи

Тема: “Выбор оптимальных условий плавания на попутном волнении»

Примеры решения

Пример 1

Построение на универсальной диаграмме качки (Приложение 6) зоны, опасной при плавании на попутном волнении.

Принимаем кажущийся период волны, начиная с которого нахождение на гребне становится опасным

τ′ = Т_θ

Дано : L = 56 м; λ = 60 м; Т_θ = 10 с.

Построить опасную (за счет уменьшения остойчивости на гребне волны) зону для судна, следующего на попутном волнении.

Решение

1. Рассчитываем τ′ = 1,54 · Т_θ = 1,54 · 10 = 15 с.

2. Из точек пересечения горизонтали, соответствующей λ = 60 м с кривыми τ′ = 15 с (по обе стороны кривой τ′ = ∞) опустим вертикали, которые в нижней части диаграммы ограничат опасную зону. В данном случае в пределах графика горизонталь пересекает только кривую τ′ = 15 с, расположенную выше кривой τ′= ∞. Вертикаль, опущенная, из этой точки пересечения отбивает на полуокружности КУ точки 116º. Зона левее этой вертикали – опасная.

Для полной оценки положения судна, кроме этой зоны, следует построить резонансные зоны по бортовой и килевой качке и только после этого принимать решение о выборе курса и скорости судна для штормования.

Задачи

Пример 2

Оценка параметров неблагоприятных попутных волн по вспомогательной диаграмме А.И. Богданова. ( Приложение 7)

Необходимость использования диаграмм Богданова определяется по вспомогательной диаграмме, на которой нанесены области неблагоприятных и опасных параметров, соответствующих неблагоприятных и опасных сочетаний скоростей и курсовых углов.

Дано: L = 116 м; λ = 110 м; h_{в 3%} = 7 м.

Определить необходимость использования диаграмм А.И. Богданова.

Решение

1. На внутренней горизонтальной шкале вспомогательной диаграммы отложим величину длины судна L = 116 м и от этой точки проведем вертикальную линию до кривой, от точки пересечения с которой проведем горизонталь до внутренней вертикальной шкалы, с которой снимем значение h_{в 3%} расчеты или определим эту величину по формуле

h _{3% расч.} = 0,22 ∙ L^0,715 = 0,22 116 ^0,715 = 6,8 м

2. Рассчитаем отношения

3. По значениям λ/L=0,95 и h_в3% / h_3% =1,03 , используя внешнюю оцифровку шкал, проводим горизонтальную и вертикальную линии.

4. Точка пересечения проведенных линий находится в опасной зоне вблизи параметра, обозначенного цифрой 1, где высоты волн очень близки к расчетным.

5. Для определения безопасных курсов и скоростей воспользуемся основными диаграммами Богданова, выбирая ту, которая соответствует данной загрузке судна и наблюдаемой высоте волны 3 % обеспеченности.

Задачи

Пример 3

Выбор оптимальных условий для движения судна.

а) Судно следует в условиях регулярного волнения V_s = 10 уз.; q = 45º;

Т_θ = 14 с; Т_ψ = 6 с; λ = 100 м. (Приложение 8)

Построить резонансные зоны и выбрать маневр изменением курса для выхода из них.

Решение

1. == 11 с; == 20 с; = =4,5 с; = =8,5 с.

2. Строим резонансные зоны.

3. Приводим волну на курсовой угол q = 96÷125º.

Задачи

Пример 4

б) Судно следует на попутном волнении. L = 122 м; V_s = 13 уз.; q = 170º;

_θ = 13 с; Т_ψ = 7 с; λ = 100 м. (Приложение 9)

Построить опасную зону и выбрать маневр для безопасного штормования с учетом резонансных зон бортовой и килевой качки.

Решение

1.По методике, изложенной в примере 1 этой темы, строим опасную зону для

τ′ = 1,54 · Т_{θ ;} τ′ = 1,54 · 13 = 20 с.

2. Строим резонансную зону бортовой качки для

τ′ = = = 10 с и τ′ = = 19 с.

3. Строим резонансную зону килевой качки для

τ′ = = 5,5 с и τ′ = = 10 с.

4. Можно, оставаясь на прежнем курсе, сбавить ход до 5 уз. Судно будет удерживаться на границе резонансных зон бортовой и килевой качки.

Задачи

Рекомендованная литература

для решения задач для плавання в штормовых условиях

1. Управление судном и его техническая эксплуатация. Учебник для учащихся судоводительских специальностей высших инженерных морских училищ. Под редакцией А.И. Щетининой. 3-е издание. – М. Транспорт, 1983, стр. 396 – 403.

2. Управление судном и его техническая эксплуатация. Учебник для учащихся судоводительских специальностей высших инженерных морских училищ. Под редакцией А.И. Щетининой. 2-е издание. – М. Транспорт, 1975, стр. 407 – 414.

3. Сборник задач по управлению судами. Учебное пособие для морских высших учебных заведений. Н.А. Кубачев, С.С. Кургузов, М.М. Данилюк, В.П. Махин. – М. Транспорт, 1984, стр. 68 - 76.

4. Рекомендации по организации штурманской службы на морских судах Украины (РШСУ-98). Одесса, 1998, стр. 95 – 100.

Тема: “Буксировка судов”

І. Расчет однородной буксирной линии

Пример решения

Дано : длина буксирного троса ℓ_б = 300 м, вес одного погонного метра троса в воздухе q = 92 Н, горизонтальная составляющая натяжения троса

То = 80 кН.

Определить:

1)расстояние между судами АВ = 2х;

2)стрелку провеса буксира ƒ;

3)длину буксирного троса, необходимого для прохода пролива с допустимой стрелкой провеса буксира ƒ_доп = 8 м.

Решение

1. Вес одного погонного метра троса в воде q₁ = q·0,87 = 92 0,87 = 80 Н.

2. Параметр буксирной линии а = .

3. Определим х – половину длины между судами

,

где ℓ - длина участка буксирного троса от вершины буксирной линии до буксирующего или буксируемого судна.

= 0,14944

х = 0,14944 = 0,14944 1000 = 149,44 м

4. Расстояние между судами АВ = 2 х = 2 149,44 = 298,88 м м

5. Определим - 1 = - 1 = 1,01119 – 1 = 0,01119

6. Определим стрелку провеса буксира ƒ=0,01119 = 0,01119 1000=11,2 м

7. Длина буксирного троса с допустимой стрелкой провеса ƒ_доп = 8 м

Из формулы

- 1

= = = 126,74 м ≈ 127 м

Задачи

I І. Расчет неоднородной симметричной буксирной линии

Пример решения

Дано: симметричная буксирная линия состоит из 2-х участков троса АС и DВ длиной ℓ_т = 180 м каждый и участка цепи СD длиной 50 м (2ℓ_ц ). Вес одного погонного метра троса в воздухе q_mp = 92 Н, цепи q_ц = 687 Н. Горизонтальная составляющая натяжения буксира То=100 кН.

Определить:

1)расстояние между судами АВ;

2)стрелку провеса ƒ_Е.

Решение:

1. Вес одного погонного метра троса и цепи в воде

q'_mp = 0,87 92 = 80 Н q'_ц = 0,87 687 = 598 Н

2. Параметры буксирной линии тросового и цепного участков буксира

_mp = _ц =

3. Достроим буксирную линию ВD до вершины М

,

где ℓ_ц – длина половины цепного участка буксира

4. Для участка цепи ℓ_ц = 25 м определим

= 0,14915

х_1D = 0,14915 = 0,14915 167 = 24,91 м

- 1 = - 1 = 0,01114

ƒ'_E = 0,01114 = 0,01114 167 = 1,86 м

5. Для участка ВМ определим ℓ = ℓ_т + ℓ_ƒ = 180 + 187 = 367 м

= 0,28953

х_2В = 0,28953 = 0,28953 1250 = 361,93 м

- 1 = - 1 = 0,04221

ƒ_м = 0,04221 = 0,04221·1250 = 52,76 м

6. Для участка МД = ℓ_ƒ = 187 м определим

= 0,14905

х_2D = 0,14905 = 0,14905 1250 = 186,31 м

- 1 = - 1 = 0,01113

ƒ'_м = 0,01113 · = 0,01113 1250 = 13,91 м

7. Расстояние между судами

АВ = 2 (х_2В – (х_2D - х_1D )) = 2 (361,93 – (186,31 – 24,91)) = 401,06м

8. Стрелка прогиба

ƒ_E = ƒ_м – (ƒ'_м - ƒ'_E ) = 52,76 – (13,91 – 1,86) = 40,71 мм

Задачи

I ІІ. Расчет неоднородной несимметричной буксирной линии

Пример решения

Дано : несимметричная буксирная линия, состоящая из участка троса АD ℓ_m = 400 м и участка цепи DВ ℓ_ц = 50 м. Вес одного погонного метра троса в воздухе q_m = 92 Н, цепи q_ц = 687 Н. Горизонтальная составляющая натяжения буксира То = 49 кН.

Определить:

1)положение вершины буксирной линии DЕ = ℓ_х ;

2)проверить решение, вычислив провес буксирной линии в ее вершине по однородной ƒ₁ и неоднородной ƒ₂ ее части;

3)определить расстояние между судами АВ.

Решение

1. Вес одного погонного метра троса и цепи в воде

q'_m = 0,87 · 92 = 80 Н q'_ц = 0,87 687 = 598 Н

2. Параметры буксирной линии тросового и цепного участков

_m = _ц =

3. Из прилагаемой таблицы для поправочного коэффициента α

по значению найдем α = 0,194.

4. Длина участка троса DЕ от точки соединения троса с цепью до вершины буксирной линии

DЕ = ℓ_х = = = 160,5м

5. Для однородного тросового участка буксирной линии АЕ

ℓ = ℓ_m - ℓ_х = 400 – 160,5 = 239,5 м

- 1 = - 1 = 0,07385

ƒ₁ = 0,07385 612 = 45,2 м

6. Для неоднородного участка цепи ВDЕ длина фиктивного участка цепи

MD = ℓ_ф = ℓ_х

7. Для участка DЕ = ℓ_х = 160,5 м

- 1 = - 1 = 0,03382

ƒ_DE = 0,03382 612 = 20,7 м

8. Для участка ВМ = ℓ_ц + ℓ_ф = 50 + 21,47 = 71,47 м

- 1 = - 1 = 0,32652

ƒ_ВМ = 0,32652 82 = 26,77 м

9. Для фиктивного участка цепи DМ = ℓ_ф = 21,47 м

- 1 = - 1 = 0,03371

ƒ_DМ = 0,03371 · 82 = 2,76 м

10. Провес буксира по неоднородной его части

ƒ₂ = ƒ_DE + ƒ_ВМ - ƒ_DМ = 20,7 + 26,77– 2,76 = 44,71 м

При _ц / ℓ_ц < 4,0 α принимаем равным нулю

Положение вершины найдено правильно, так как ƒ₁ = 45,2 м и ƒ₂ = 44,71 м практически совпадают.

11. Для участка АЕ = ℓ_m - ℓ_х = 400 – 160,5 = 239,5 м

х_1А = 0,38198 612 = 233,77 м

12. Для участка DЕ = ℓ_х = 160,5 м

х_{1 D} = 0,25934 612 = 158,72 м

13. Для участка ВМ = ℓ_ц + ℓ_ф = 50 + 21,47 = 71,47 м

х_2В = 0,7876 82 = 64,58 м

14. Для фиктивного участка цепи DМ = ℓ_ф = 21,47 м

х_{2 D} = 0,25893 82 = 21,23 м

15. Расстояние между оконечностями судов

АВ = х_1А + х_{1 D} + х_2В – х_{2 D} = 233,77+158,72 + 64,58 – 21,23 = 435,84 м436м

Задачи

І V . Определение высоты волны для безопасной буксировки

Пример решения

Дано : длина буксирного стального троса L = 600 м, диаметр троса

d = 52 мм, тяга на гаке Fr = 98 кН, разрывная прочность буксирного троса Р_разр. = 880 кН, расстояние между судами на спокойной воде (То = Fr), АВ = 595,2 м при рывке (То = 0,5 Р_разр. ) А'В' = 599,8 м.

Определить высоту волны, при которой возможна безопасная буксировка.

Решение

1. Упругое удлинение троса ∆у = ,

где ε = 36 кН/мм² – упругость стального троса.

∆у =

2. Весовое удлинение троса

∆в = А'В' – АВ = 599,8 – 595,2 = 4,6 м

3. Высота волны, при которой возможна безопасная буксировка

h = ∆ = ∆у + ∆в = 2,1 + 4,6 = 6,7 м

Задачи

V. Определение весовой игры буксирной линии

Пример решения

Дано: неоднородная буксирная линия состоит из стального троса длиной ℓ_m = 300 м и цепи ℓ_ц = 75 м. Вес одного погонного метра троса в воздухе q_m = 76 Н, цепи q_ц = 687 Н.

Определить весовую игру буксира при изменении горизонтальной составляющей натяжения от То = 118кН до То_доп =388кН.

Решение:

1.Вес одного погонного метра троса и цепи в воде

q'_m = 0,87 · q_m = 0,87 76 = 66 Н q'_ц = 0,87 q_ц = 0,87 687 = 598 Н

2.Параметры буксирной линии тросового и цепного участков буксира при

То = 118 кН

_mp = _ц =

3. Из прилагаемой таблицы для поправочного коэффициента α

Поправочный коэффициент α

по значению = найдем α = 0,073

4. Длина участка троса DЕ от точки соединения с цепью до вершины буксирной линии

DЕ = ℓ_х = = ≈ 56,46 м

5. Для фиктивного участка цепи DМ = ℓ_ф = ℓ_х

6. Для участка АЕ

ℓ_АЕ = ℓ_m - ℓ_х = 300 – 56,46 = 243,54 м

= 0,13579

0,13579 х_{1 А} = 0,13579 _m = 0,13579 · 1788 = 242,79 м

7. Для участка DЕ = ℓ_х = 56,46 м

= 0,03157

0,03157 х_{1 D} = 0,03157 · _m = 0,03157 · 1788 = 56,45 м

8. Для участка ВМ = ℓ_ц + ℓ_ф = 75 + 6,23 = 81,23 м

0,40146 х_2В = 0,40146 _ц = 0,40146 197 = 79,09 м

9. Для участка DМ = ℓ_ф = 6,23 м

0,03162 х_{2 D} = 0,03162 · _ц = 0,03162 · 197 = 6,23 м

10. Расстояние между оконечностями судов при То = 118 кН

АВ = х_1А + х_{1 D} + х_2В – х_{2 D} = 242,79 + 56,45 + 79,09 – 6,23 = 372,1 м

11. Параметры буксирной линии тросового и цепного участков буксира при

То _доп. = 388 кН

_m ' = _ц ' =

Так как > 4, α = 0 (см. таблицу «Поправочный коэффициент α»)

12. Длина участка троса DE' от точки соединения с цепью до вершины буксирной линии при То _доп. = 388 кН

DE' = ℓ_х ' =

13. Для фиктивного участка цепи DМ при То _доп. = 388 кН

ℓ_ф ' = ℓ_х '

14. Для участка АЕ при То _доп. = 388 кН

ℓ'_АЕ = ℓ_т - ℓ_х ' = 300 – 52 = 248 м

= 0,04218

х'_{1 А} = 0,0418 _m ' = 0,0418 5878 = 247,93 м

15. Для участка DЕ' = ℓ_х ' = 52 м при То _доп. = 388 кН

= 0,00885

х'_{1 D} = 0,00885 _m ' = 0,00885 5878 = 52,02 м

16. Для участка ВМ' = ℓ_ц + ℓ_ф ' = 75 + 5,7 = 80,7 м

х'_2В = 0,12403 _ц = 0,12403 649 = 80,5 м

17. Для участка DМ' = ℓ'_ф = 5,7 м

х'_{2 D} = 0,00878 _ц ' = 0,00878 649 = 5,7 м

18. Расстояние между оконечностями судов при То _доп. = 388 кН

А'В' = х'_1А + х'_{1 D} + х'_2В – х'_{2 D} = 247,93 + 52,02 + 80,5 – 5,7 = 374,75 м

19. Весовая игра буксирной линии ∆в = А'В' – АВ = 374,75 – 372,1 = 2,65 м

20. Наибольший провес буксирной линии найдем из однородного участка

АЕ = 243,54 м

- 1 = - 1 = 0,00923

ƒ = 0,00923 _m = 0,00923 1788 = 16,5 м

Наибольший провес буксирной линии

ƒ = ƒ_Е = 16,5 м

Задачи

Рекомендованная литература:

1.Сборник задач по управлению судами. Учебное пособие для морских высших учебных заведений. Н.А. Кубачев, С.С. Кургузов, М.М. Данилюк, В.П. Махин. – М. Транспорт, 1984, стр. 93 - 108.

2. Управление судном и его техническая эксплуатация. Учебник для учащихся судоводительских специальностей высших инженерных морских училищ. Под редакцией А.И. Щетининой. 3-е издание. – М. Транспорт, 1983, стр. 462 – 490.

3.Управление судном и его техническая эксплуатация. Учебник для учащихся судоводительских специальностей высших инженерных морских училищ. Под редакцией А.И. Щетининой. 2-е издание. – М. Транспорт, 1975, стр. 459 – 481.

4. Управление судном. Под общей редакцией В.И. Снопкова, – М. Транспорт, 1991, стр. 90 - 115.

Тема: “Снятие судов с мели”

Примеры решения

I . Снятие судов с мели стягиванием

Судно сидит на мели всем корпусом. Грунт – глина с песком. Пробоин нет. Силу присоса грунта не учитываем. Расположение судов-спасателей согласно схеме. Судно № 1 – однотипное с аварийным, суда №№ 2,3 – спасатели с упором винта на переднем ходу Р_{ПХ 2,3} = 287 кН.

Исходные данные:

Д = 9220 m, = 115 м, Т_н = 6,5 м, Т_¤ = 6,8 м, Т_к = 7,1 м; Т_н1 = 5,2 м,

Т_¤1 = 6,5 м, Т_к1 = 7,8 м; число тонн на 1 м изменения средней осадки

q = 1600 m/м, коэффициент трения стального корпуса судна о грунт

ƒ=0,32, Р_ПХ1 =480кН, абсцисса ЦТ ватерлинии х_ƒ = - 0,6м, продольная метацентрическая высота Н = 120 м.

Определить количество груза, которое необходимо выгрузить с судна, чтобы оно могло сняться с мели методом стягивания.

Решение.

1.Определим величину потерянного водоизмещения

∆Д = q (Т_ср – Т_ср1 )

где Т_ср = м

Т_ср – средняя осадка до посадки на мель, м

Т_ср, Т_ср1 следует подсчитывать с точностью до 1 см

Т_ср1 = м

Т_ср – средняя осадка после посадки на мель, м

∆Д = 1600 (6,8 – 6,5) = 480 m

2.Определим усилие, необходимое для снятия судна с мели

F = ƒ·∆Д = 0,32 480 = 153,6 m = 1506,8 кН

3.Найдем величину усилия, развиваемого совместно судами-спасателями при стягивании судна с мели

F₁ = Р_ПХ1 + 2Р_{ПХ 2,3} cos 30º = 480 + 2 287 0,866 = 977,1 кН

5. Количество груза, подлежащего снятию с судна

Р = m

6. Дифферентующий момент на 1 м

m = m/м

7. Определим абсциссу ц.т. снимаемого груза

х_р = х_ƒ +

где ∆Т_н = Т_н - Т_н1 = 6,5 – 5,2 = 1,3 м

∆Т_к = Т_к – Т_к1 =7,1 – 7,8 = -0,7 м

х_р = -0,6 + м

Задачи

II . Снятие судов с мели способом отгрузки

Судно сидит на мели носовой частью. Пробоин нет. Силу присоса грунта не учитываем.

Исходные данные:

Д = 9220 m, = 115 м; Т_н = 6,5 м; Т_к = 7,1 м; Т_н1 = 5,2 м; Т_к1 = 7,8 м; число тонн на 1 м изменения средней осадки q = 1600 m/м, продольная метацентрическая высота Н = 120 м; поперечная метацентрическая высота h = 0,9 м; координаты ц.m. выгружаемого груза из носового трюма х₁ = +40 м; z₁ = +3 м; из кормового трюма х₂ = -40 м; z₂ = +8 м; абсцисса ц.m. ватерлинии

х_ƒ = -0,6 м.

Определить количество груза, которое необходимо выгрузить из носового и кормового трюмов, чтобы судно оказалось на плаву.

Решение.

1. Определим дифферентующий момент на 1 м:

m = m/м

2. Определим среднюю осадку до и после посадки на мель

Т_ср = м

Т_ср1 = м

3. Определим общее количество груза, подлежащего снятию с судна:

Р = ∆Д = q (Т_ср – Т_ср1 ) = 1600 (6,8 – 6,5) = 480 m

4. Определим абсциссу точки приложения равнодействующей сил реакции грунта:

х_р = х_ƒ +

где ∆Т_н = Т_н - Т_н1 = 6,5 – 5,2 = 1,3 м

∆Т_к = Т_к – Т_к1 =7,1 – 7,8 = -0,7 м

х_р = -0,6 + м

5. Определим количество груза, которое необходимо выгрузить из носового трюма:

Р_н = Рm

6.Определим количество груза, которое необходимо выгрузить из кормового трюма: Р_к = Р – Р_н = 480 – 477 = 3 m^*

7.Определим осадку носом после снятия груза:

Т_н ' = Т_н – Р6,5 – 480 м

Примечание: в случае отрицательной величины Р_к это количество груза нужно погрузить в трюм

8.Определим осадку кормой после снятия груза:

Т_к ' = Т_к + Р7,1 + 480 м

9.Определим поправки на поперечную и продольную метацентрические высоты

∆h = -

где: ∆Т_ср = м;

z = м

∆h = -м;

∆Н = -= -м.

Задачи

III . Снятие судна с мели при наличии крена в случае, когда внешняя кромка банки лежит позади миделя

Судно сидит на мели носовой частью и с креном на правый борт. Пробоин нет.

Исходные данные:

Д = 9220 m, = 115 м; Т_н = 6,5 м; Т_к = 7,1 м; θ = 0º; Т_н1 = 5,2 м; Т_к1 = 7,8 м;

θ₁ = 5º пр/б; число тонн на 1 м изменения средней осадки q = 1600 m/м; продольная метацентрическая высота Н = 120 м; поперечная метацентрическая высота h = 0,9 м; координаты ц.m. выгружаемого груза из носового трюма х₁ =+40 м; из кормового трюма х₂ = -40 м; абсцисса ц.m. ватерлинии х_ƒ = -0,6 м.

Определить количество груза, которое необходимо снять из носового и кормового трюмов судна на мели, а также величину кренящего момента, который необходимо создать, чтобы судно оказалось на плаву.

Решение.

1. Определим величину дифферентующего момента на 1 м:

m = m/м

2. Определим среднюю осадку до и после посадки на мель:

Т_ср = м

Т_ср1 = м

3. Определим общее количество груза, подлежащего снятию с судна:

Р = ∆Д = q (Т_ср – Т_ср1 ) = 1600 (6,8 – 6,5) = 480 m

4. Определили абсциссу точки приложения равнодействующей сил реакции грунта:

х_р = х_ƒ +

где ∆Т_н = Т_н - Т_н1 = 6,5 – 5,2 = 1,3 м

∆Т_к = Т_к – Т_к1 =7,1 – 7,8 = -0,7 м

х_р = -0,6 + м

5. Определим количество груза, которое необходимо выгрузить из носового трюма:

Р_н = Рm

6. Определим количество груза, которое необходимо выгрузить из кормового трюма:

Р_к = Р – Р_н = 480 – 477 = 3 m

Примечание: в случае отрицательной величины Р_к это количество груза нужно погрузить в трюм.

7. Определим ординату точки точки приложения равнодействующей силы реакции грунта:

у_р = м

Примечание: знак «-» при крене на правый борт, а знак «+» при крене на левый борт.

8. Определим значение кренящего момента, который необходимо создать, чтобы судно оказалось на плаву:

М_кр = -∆Д · у_р = -480 · (-1,51) = +724,8 мм

Задачи