Определение распределенной нагрузки (массы) отсеков и грузовых помещений

Прочность корпуса, мореходные качества судна (остойчивость, дифферент) в значительной степени зависят от правильного распределения переменной нагрузки (грузов и рейсовых запасов) в горизонтальном и вертикальном направлениях.

Распределенная масса грузовых отсеков и помещений судна может быть получена расчетным или расчетно-графическим путем. Для решения задачи распределения нагрузки в горизонтальном и вертикальном направлениях необходимо использовать номограммы распределенной массы отсеков и помещений.

4.1. Распределение рейсовых запасов

Рейсовые запасы распределяются меду топливными и водяными емкостями судна, при этом считаем, что запасы принимаются на судно в следующем соотношении:

80% - топлива;

20% - воды.

т

т

Результаты распределения представлены в табл.4.1.

Таблица 4.1. Распределение рейсовых запасов между емкостями

Вид рейсовых запасов	Наименование помещений	Масса, т	Отстояние Ц.Т., м	Моменты, тм
от миделя	от киля	относительно миделя	относительно киля
топливо	МДЦ 8,9		-12,6	0,73	-3480
Т.Б. 25		-23,2	7,63	-8510
МДО 7,10		-11,4	0,75	-2050
вода	ЦПВ 33		-22,4	10,6	-717
ЦМВ 22		-50	3,3	-6450
ЦМВ 23	43,5	-53,4	3,3	-2460
Итого		1027,5			-23667

4.2. Определение распределенной массы грузовых отсеков

Определяем момент оптимального дифферента.

,

где - водоизмещение судна, т

,

= 5430 т – масса судна порожнем,

т;

= -0,75 м – абсцисса центра величины груженого судна, которая определена по кривым элементов теоретического чертежа;

= -10,55 м – абсцисса центра тяжести порожнего судна;

= 0 – значение оптимального дифферента, принимаем равным нулю, поскольку осадка в порту отправления ограничена;

- удельный дифферентующий момент, тм/см;

= -23667 тм - момент относительно миделя, создаваемый запасами на рейс, распределенными по j-тым отсекам судна;

тм

Находим суммарную распределенную массу носовых отсеков:

,

где - средневзвешенные плечи носовых и кормовых отсеков

- вместимость носовых (кормовых) трюмов, м³;

- вместимость носовых (кормовых) твиндеков, м³;

, - абсциссы их центров тяжести, соответственно.

м

м

т

Определяем оптимальное, минимальное и максимальное значения изгибающего момента:

,

где = 0,7 – коэффициент общей полноты, который найден по кривым элементов теоретического чертежа;

- коэффициент, который учитывает влияние сил поддержания на изгибающий момент;

=0,036, = 0,0325 – коэффициенты, учитывающие дополнительный изгибающий момент;

= 20,6 м – ширина судна;

= 140 м – длина судна между перпендикулярами;

= 0,11 – коэффициент, учитывающий расположение машинного отделения;

тм

,

,

, - численные коэффициенты, учитывающие отклонение момента сил массы от момента сил поддержания, которые зависят от типа судна и постановки на волне;

тм,

тм

Распределенная масса грузовых отсеков определяется по номограмме, приведенной на рис.4.1.

В результате проведенных построений были получены значения распределенных масс грузовых отсеков:

т;

т;

т;

т;

т

4.3. Определение распределенной массы грузовых помещений

Определяем статический момент от грузов относительно киля:

где =8,6 м – аппликата поперечного метацентра, которая определена по кривым элементов теоретического чертежа;

= 1,1 м – оптимальное значение метацентрической высоты;

= 9,2 м – аппликата центра тяжести порожнего судна;

= 2972 тм – момент относительно киля, создаваемый запасами на рейс, распределенными по j-тым отсекам судна;

тм

Определяем средневзвешенные плечи трюмов и твиндеков:

где - вместимость трюмов, м³;

- вместимость твиндеков, м³;

, - аппликаты их центров тяжести, соответственно.

м;

м

Распределенную массу между трюмами и твиндеками получаем графически. Для этой цели была вычерчена номограмма распределения нагрузки по вертикали, которая представлена на рис.4.2.

В результате проведенных построений были значения суммарной распределенной массы трюмов и твиндеков:

т;

т

Эти значения служат для расчета коэффициентов пропорциональности распределения нагрузки между трюмами и твиндеками:

;

;

0,625 +0,375 = 1.

Распределение нагрузки по вертикали в отсеке №1 осуществляется пропорционально кубатуре:

т;

т;

т

Значение распределенной массы любого другого грузового помещения определяется как произведение коэффициента пропорциональности на распределенную массу этого отсека:

т

т

Результаты расчетов по остальным отсекам приведены в табл.4.2.

Таблица 4.2. Распределенная масса грузовых помещений

Наименование судового помещения	Распределенная масса, т
отсек №1	отсек №2	отсек №3	отсек №4	отсек №5	Итого
трюм	442,1	1593,75	1406,25			5905,1
твиндек	630,3	956,25	843,75		652,8	3908,1
твиндек под баком	773,6	-	-	-	-	773,6
Всего					1740,8	10586,8

5. Разработка плана комплектации грузов

Комплектация грузов по судовым помещениям сопровождается многовариантностью решений и должна учитывать все факторы рациональной загрузки, сохранности груза и безопасности судна.

Разработку плана комплектации грузов удобно проводить с помощью специальной таблицы, в строках которой указываются все грузовые помещения, а в столбцах отдельные их параметры и транспортные характеристики грузов, подлежащих к погрузке в портах захода.

Определяем значения удельной грузовместимости каждого грузового помещения по формуле:

где киповая вместимость j-того помещения, м³;

распределенная масса j-того помещения, т;

м³/т;

м³/т

Результаты расчетов остальных значений, а также план комплектации грузов представлены в табл.5.1.

6. Графическое изображение грузового плана

План комплектации грузов изображается на масштабной схеме диаметрального разреза судна в масштабе 1:200 по длине и 1:50 по высоте.

Для изображения размещения грузов по помещениям на масштабной схеме используем масштаб высоты и масштаб клетки.

При использовании масштаба клеток схема грузового помещения на диаметральном разрезе разбивается на n-ое количество равных клеток и определяется объем грузового помещения, приходящийся на одну клетку:

Объем, занимаемый грузом в j-том помещении на схеме грузового плана, рассчитывается по количеству занятых клеток:

где - объем i-того груза в j-том грузовом помещении.

Так для чугуна в трюме №1 эти величины составят:

м³/клетку;

клетки.

Масштаб высоты по грузовому помещению определяется как отношение вместимости грузового помещения к его высоте, измеренной на масштабной схеме:

где - высота грузового помещения на масштабной схеме.

Высота слоя груза на масштабной схеме определяется по формуле:

Так для удобрений в трюме №1 эти величины составят:

;

см

План комплектации грузов представлен в Приложении1.

По масштабной схеме определяем координаты центра тяжести каждой партии грузов. Результаты измерений занесены в табл.6.1.