Тема 3. Получить знания, достаточные для составления грузового плана судна.

Цель работы: изучение способа распределения грузов в отсеке судна с обеспечением общей продольной прочности судна, совместимости грузов и оптимальным использованием вместимости и грузоподъемности судна.

Развитие умения пользоваться таблицей гидростатических элементов судна, оперирования такими характеристиками судна как грузовместимость (киповая и зерновая), распределенная нагрузка отсека, удельный погрузочный объем груза.

Литература: 3, 4, 5, 9.

Пример выполнения работы

Задание:

Дано: грузовой отсек – трюм и твиндек.

размеры: твиндек – 21,4 х 22,3 х 3,7 (м)

вместимость – 1755 м³ распределенная нагрузка 1250 т.

Допустимая нагрузка на палубу 4.5 т/м²

Плечи ЦТ твиндека – от миделя 9,35 м. от киля 9,6 м.

размеры: трюм – 21,3 х 19,4 х 6,4 (m)

вместимость – 2990 куб. м, распределенная нагрузка 1900 т.

Допустимая нагрузка на настил двойного дна 9 т/м²

Плечи ЦТ трюма – от миделя 9,35 м. от киля 4,8 м.

Обязательные грузы: Арахис 600 тн. УПО 1,85 м³/т.

Оборудование 450т УПО 2.5 м³/т

Факультативные грузы: Алюминий - УПО 0.73 м³/т.

Хлопок - УПО 2.7 м³/т

Определить: количество каждого груза с учетом полного использования

грузоподъемности и грузовместимости грузового отсека;

Сумму моментов грузов относительно миделя и киля;

Масса груза в отсеке может отличаться от распределенной массы не более чем на 10%

Решение:

Из справочных пособий выбираем данные по свойствам грузов и определяем их совместимость.

Несовместимыми являются только арахис и хлопок, так как требуют разных режимов вентиляции.

Определяем объемы обязательных грузов:

V_гр = Q_гр x U_гр V_арах= 600 х 1,85 = 1110 м³

V_обор= 450 х 2,5 = 1125 м³

Составляем таблицу для удобства дальнейших расчетов. Заполняем колонки 1 и 2.

Наименов. груз. помещ.	Вместм./ Распред. нагрузка	Груз Объем/вес	Груз	Груз	Общ. к-во груза	Отклонен. Вместимости/ веса
1	2	3	4	5	6	7
Твиндек	1755 м3 1250 т,	Арахис 1110 600	Алюм 645 884		1484	+234
Трюм	2990 м3 1900 т.	Оборуд 1125 450	Хлопок 1339 496	Алюм 526 720	1666	-234
Всего по отсеку					3150	+/- 0

Анализируя объемы грузовых партий и помещений, производим распределение грузов. Грузим в твиндек арахис и алюминий.

Заполняем 3-ю колонку – арахис 1110 м³, 600 тонн. Остаток вместимости твиндека составляет 1755 – 1110 = 645 м^3. Догружаем твиндек алюминием. Определяем вес этой партии алюминия Q_ал = W_ал/U_ал = 645/0,73 = 884 тн. Заполняем колонку 4, в колонку 6 заносим общий вес грузов в твиндеке 1484 тн. Вместимость использована полностью. Превышение по весу 234 тн.

Загружаем трюм. После распределения оборудования остаток вместимости трюма ΔW = 2990 – 1125 = 1865 м³ и остаток весовой нагрузки с учетом перегрузки в твиндеке ΔQ = 1900 - 450 - 234 = 1216 тн.

Грузим в трюм хлопок и алюминий таким образом, чтобы их суммарный вес составлял 1216 тн а объем 1865 м³.

Количество тяжелого груза (алюминий) определяем по формуле:

ΔQ ·U_л - ΔW 1216 х 2,7 - 1865

Q_т=------------------------ = -------------------- = 720 тн

U_л – U_т 2.7 – 0.73

Где Qт – вес тяжелого груза;

U_л, U_т – удельно-погрузочный объем легкого и тяжелого грузов соответственно.

Определяем объем алюминия V_алюм = Q_алюм x U_алюм = 720 х 0,73 = 526 м³ ;

Объем хлопка V_хлп = W_трюма - V_обор - V_алюм = 2990 – 1125 – 526 = 1339 м³ Соответственно, вес хлопка Q_хлп = V_хлп /U_хдп = 1339/2,7 = 496 тн.

Грузы распределены с полным использованием грузоподъемности и вместимости отсека. В твиндеке арахис помещаем поверх алюминия слоями (шарами). В трюме на слой алюминия грузим штабеля хлопка (в носовой части трюма) и оборудования (в кормовой части).

V_гр x h_пом

Определяем высоту слоя каждой партии груза по формуле h_гр = --------------

W_пом

Где h_гр - высота слоя груза;

W_пом - объем (вместимость) грузового помещения;

h_пом - высота грузового помещения

1110 х 3,7

Для арахиса в твиндеке h_ара = -------------- = 2.3 м. Соответственно, высота слоя алюминия

1755

h_{алюм =} h_{пом -} h_ара = 3,7 – 2.3 = 1,4 м

Для трюма 526 х 6,4

h_алюм = -------------- = 1,1 м.

2990

Соответственно, высота слоя как хлопка так и оборудования будет 6,4 – 1,1 м = 5,3 м.

Проверяем нагрузку на палубу твиндека и на пайол трюма

Определяем площадь твиндека S_тв = L x B = 21.4 x 22,3 = 477 м².

Масса груза в твиндеке 1484 тонны. Нагрузка составляет Р_тв = Q_тв/ S_тв = 1484/477 = 3,1 т/м² , что менее предельно допустимой.

В трюме верхний слой груза размещен штабелями и наибольшее давление на пайол производится слоями алюминия и оборудования. Слой оборудования имеет высоту 5,3 м а слой алюминия 1,1 метра..

Выделим столб этих грузов площадью сечения в 1 м ². Тогда вес этого столба будет равен сумме весов слоев алюминия и оборудования. Вес каждого слоя Q_гр = V_гр /U_гр

V_гр = h_гр х S ; S нами прийнято 1 м ². Тогда их совместное давление на пайол Р_тр = h_алюм /U_алюм + h_обор / U_обор = 1,1/0,73 + 5,3/2,5 = 3,6 т/м² что менее допустимого значения.

Теперь определяем моменты, создаваемые отдельными партиями груза относительно основной плоскости и мидель-шпангоута.

Это можно сделать как графически, выполнив чертеж в масштабе и сняв оттуда размеры этих плеч, а также аналитически.

При расположении партий груза слоями плечи относительно мидель-шпангоута будут табличными, а относительно основной плоскости их нужно рассчитать. Центр тяжести каждой партии находится на пересечении диагоналей, на половине высоты слоя груза. Предлагаются следующие формулы для расчета:

1) отстояние центра тяжести груза от основной плоскости для нижнего слоя груза Z_гр = Z_пом - h_пом/2 + h_гр/2

2) отстояние центра тяжести груза от основной плоскости для верхнего слоя груза

Z_гр = Z_пом + h_пом/2 - h_гр/2

Где - Z_пом возвышение (плечо) центра грузового помещения от основной плоскости.

Определяем возвышение ЦТ грузов:

Арахис в твиндеке Z_гр = Z_пом + h_пом/2 - h_гр/2 = 9,6 + 3,7/2 – 2,3/2 = 10.2 м.

Алюминий в твиндеке Z_гр = Z_пом - h_пом/2 + h_гр/2 = 9,6 – 3,7/2 + 1,4/2 = 8.4 м.

Оборудование и хлопок в трюме Z_гр = Z_пом + h_пом/2 - h_гр/2 = 4,8 + 6,4/2 – 5,3/2 = 5,3 м.

Алюминий в трюме Z_пом - h_пом/2 + h_гр/2 = 4,8 – 6,4/2 + 1,1/2 = 2,1 м.

Поскольку оборудование и хлопок в трюме размещены штабелями, то плечо от основной плоскости у них будет одинаковое, а плечи относительно мидель-шпангоута – разные.

Сначала определяем длину штабелей. Формулы аналогично расчету высоты слоя груза, только вместо Z и h ставим L и l

V_гр x L _{пом 1339} х 21,3

Определяем длину штабеля хлопка l _гр = -------------= ------------------= 11,6 м.

W_пом 2464

В нашем случае W_пом - это будет вместимость трюма за вычетом объема алюминия

W_пом = 2990 – 526 = 2464 м³

Тогда длина штабеля оборудования l_обор = L_пом - l_хлоп = 21,3 – 11,6 = 9,7 м.

1) отстояние центра тяжести груза от мидель-шпангоута для кормового штабеля груза

X_гр = X_пом - L_пом/2 + l _гр/2

2) отстояние центра тяжести груза от мидель-шпангоута для носового штабеля груза

X_гр = X_пом + L_пом/2 - l _гр/2

Где X_пом - отстояние (плечо) центра грузового помещения от мидель-шпангоута (задано в условиях)

L_пом - длина грузового помещения ((задано в условиях)

х _хлоп = X _пом - l _пом/2 + l _гр/2 = 9,35 + 21,3/2 – 11.6/2 = 14.2 м.

х _обор = X _пом + l _пом/2 - l _гр/2 = 9,35 - 21,3/2 + 9.7/2 = 3.6 м.

Теперь мы имеем возможность рассчитать моменты. Делать этот нужно в табличной форме.

Наименован. груз. пом.	Наименован. груза	Масса груза	Плечо х	Плечо Z	Момент х	Момент Z
твиндек	арахис	600	9,35	10,2	5610	6120
	алюминий	884	9,35	8,4	8265	7426
трюм	оборудование	430	3.6	5,3	1548	2279
	хлопок	496	14.2	5,3	7043	2629
	алюминий	720	9,35	2,1	6732	1512
Сумма моментов:					29198	19045

Нами произведено распределение грузов в отсеке (твиндек и трюм). При этом полностью использована грузовместимость отсека. Также соблюдена общая (отклонения от распределенной массы отсека нет) и местная прочность. Рассчитаны моменты партий груза относительно основной плоскости и мидель шпангоута.

Контрольные вопросы

1. Что такое грузовой план судна?

2. Какие требования предъявляются к грузовому плану судна?

3. Кто составляет грузовой план судна?

4. Чем отличается предварительный грузовой план от исполнительного?

5. Как рассчитываются переменные запасы на рейс?

6. Как размещаются на судные грузы в зависимости от их свойств?

7. Как рассчитываются допустимые нагрузки на палубу судна?

8. В каких случаях используются прокладочные и сепарационные материалы?

9. Как учитывается последовательность портов загрузки/разгрузки судна при составлении грузового плана?

10. Как рассчитывается максимальная масса груза, который можно разместить в трюме, на твиндеке, в отсеках?

11. Как рассчитывается дифферент судна?

12. . Как рассчитывается остойчивость судна?

Практическая работа № 3

Расчет распределенной массы отсеков судна.