Расчетно-графическое задание

Расчетно-графическое задание

по дисциплине «Теория и практика управления судами»

 

Выполнил: ст.гр. ЭС-51д

Агеев А.М.

Принял: ст.пр. Боков Г.В.

Зачетка №080381

 

Севастополь

Задание 1. Условия безопасной якорной стоянки

Задача 1.1. Определить необходимую длину якорной цепи для стоянки на якоре, обеспечивающей полное использование держащей силы якоря, если масса якоря М_я=3650кг, диаметр звена якорной цепи d_ц=72мм, глубина h=25м. Силу трения якорной цепи о грунт не учитывать.

Решение:

Определим линейную плотность якорной цепи в воде по формуле:

где d_ц ― калибр якорной цепи, мм;

Находим вес 1 м погонной длины якорной цепи в воде по эмпирической формуле:

,

где g ― ускорение свободного падения равное 9,81

P = 0,018∙72²∙9,81= 915,4 (Н)

Держащею силу якоря условно примем равной трем весам якоря:

Для расчета необходимой длины якорной цепи используем формулу:

,

где h ― глубина места якорной стоянки, м

Ответ: необходимая длина якорной цепи составляет 80,6 (м).

Задача 1.2. Судно длиной L=80м стало на якорь на глубине h=44м. Якорной цепи диаметром d_ц=55мм вытравлено l _Я=80м. Определить расстояние R_Я от места отдачи якоря до кормы судна, если давление ветра на судно F=45000 Н. Силу трения якорной цепи о грунт не учитывать.

 

Решение:

Находим вес 1 м погонной длины якорной цепи в воде по эмпирической формуле:

Найдем длину якорной цепи l ₁, провисающей в воде, считая, что ее отрыв от грунта начинается в вершине цепной линии с горизонтальным усилием F=45000 Н.

Найдем длину цепи l ₂, лежащей на грунте:

l₂ = l_я - = 80 – 96,7 = –16,7 (м)

Затем рассчитываем параметр цепной линии:

Горизонтальное расстояние от клюза до точки начала подъема якорной цепи от грунта определится по формуле:

Общее расстояние от места отдачи якоря до кормы судна:

Ответ: R_я составляет 146 метров.

Задание 2. Управление судном в узкости

Задача 2.1. Т/х «Альфа» имеет длину L=145м, осадку Т=10,25м, скорость V, глубина канала H=10,65м. Определить увеличение осадки (просадки) кормой ΔТ_К для θ_ψ =1,0; θ_ψ =1,025 и θ_ψ =1,05. Значения скоростей взять от 2 м/с до 6 м/с через 1 м/с. Построить график ΔТ_К=f(V).

Решение:

Увеличение осадки кормой для морских судов на мелководье можно получить по формуле В.П. Смирнова:

где ―коэффициент пропорциональности, учитывающий изменение относительной осадки;

― коэффициент пропорциональности, учитывающий длину судна L;

― коэффициент пропорциональности, учитывающий начальный дифферент ψ_Н на корму;

V ― скорость судна, м/c.

Определим коэффициент в зависимости от отношения ,

где Т ― осадка судна, м;

Н ― глубина канала, м;

Поэтому =0,0262.

Коэффициент пропорциональности для судов длиной от 100 до 150 м равен 1,05.

Коэффициент пропорциональности, учитывающий начальный дифферент ψ_Н на корму дан по условию:

θ_ψ1 =1,0; θ_ψ2 =1,025; θ_ψ3 =1,05

Вычислим ΔТ_К для V=2 м/с =0,0262, 1,05, θ_ψ1 =1,0.

По аналогии просчитываем увеличение осадок для скоростей от 2 до 6 м/с через 1 м/с, после повторяем вычисления для остальных углов дифферента судна. Вычисления занесем в таблицу 2.1.

Табл. 2.1.

θψ	V, м/c
	0,110	0,248	0,440	0,688	0,990
1,025	0,113	0,254	0,451	0,705	1,015
1,05	0,116	0,260	0,462	0,722	1,040

 

Рис 2.1.

Задача 2.2. Определить увеличение осадки ΔТ от крена судна θ=4⁰ и ширине судна B=25,4 м.

Решение:

Для решения задачи условимся, что наше судно имеет прямоугольную форму сечения по миделю, тогда при увеличении осадки при углах крена до 6…8° можно подсчитать по формуле:

Ответ: ΔТ = 0,888м.

 

 

Задание 3. Плавание судов в штормовую погоду

Задача 3.1. Судно следует в условиях регулярного волнения, когда определение длины волны не представляет затруднений. Определить положение судна относительно резонансных зон, если известны длина судна L =125 м; ширина судна В=14,4м; осадка судна Т =6,8м; скорость судна V_c= 12 уз; начальная метацентрическая высота h=0,91м; курсовой угол направления бега волн q =110⁰; истинная длина волны λ=40м. Период килевой качки T₂ определять по формуле T₂ =2,4√ h. Значение эмпирического коэффициента f принять 0,8.

Решение:

Рассчитываем кажущийся период длины волны по формуле:

Определяем период бортовой качки по формуле:

Определяем период килевой качки:

Рассчитываем отношения:

Ответ: по бортовой качке судно находится в до резонансной зоне ;

по килевой качке судно находится во вне резонансной зоне .

Задача 3.2. Судно длиной L=123м следует со скоростью V=9 узлам в условиях нерегулярного волнения. Для средней величины кажущегося периода волн измерили время прохождения серии волн на курсовом угле q=120⁰ и вычислили τ’=6c ― как среднее арифметическое. Определить среднее значение длины волн λ по универсальной штормовой диаграмме.

Ответ: λ = метров.

Рисунок 3.1 ― Универсальная диаграмма качки

 

 

Задание 4. Буксировка судов морем

Задача 4.1.Определить максимальную возможную скорость буксировки , тягу на гаке F_r и требуемую разрывную прочность буксирного троса Р_разр. Известны силы сопротивления движению буксирующего R₁(V₁) =35 кН и буксируемого R₂(V₁)=55 кН судов на скорости V₁=3,0 м/c и скорость полного хода буксирующего судна V₀=6,1 м/с.

Решение:

В расчетах приближенно принимаем, что располагаемая тяга не зависит от скорости движения и максимальную скорость буксировки определим:

Тягу на гаке буксирующего судна найдем:

Для определения требуемой разрывной прочности буксирного троса необходимо определить коэффициент. Значение k определяется исходя из величины Fг:

― при Fг £ 100 кН ― k =5;

Требуемую разрывную прочность троса определим из выражения:

Ответ: , ,

Задача 4.2. Известны силы сопротивления движению буксирующего R₁(V₁) =35 кН и буксируемого R₂(V₁)=55 кН судов на скорости V₁=3,0 м/c и скорость полного хода буксирующего судна V₀=6,1 м/с. Определить допустимую скорость буксировки V_б, если известно, что на судне имеется буксирный трос разрывной прочностью Р_разр =510 кН.

 

 

Решение:

Для определения допустимой скорости буксировки V_б воспользуемся формулой:

где F_доп ― допустимая тяга на гаке, кН;

F_r ― тяга на гаке буксирующего судна, кН.

Воспользовавшись вычислениями из предыдущей задачи определим допустимую тягу на гаке F_доп по формуле:

тогда

Ответ: , .

Задание 5. Снятие судов с мели

Задача 5.1. Определить количество груза, которое необходимо выгрузить с судна, чтобы оно могло сняться с мели с посторонней помощью (методом стягивания). Судно сидит на мели всем корпусом, грунт ― глина с песком. Пробоин нет. Силу присоса грунта не учитываем. Расположение судов-спасателей согласно схеме на рисунке 5.13. Судно № 1 ― однотипное с аварийным; суда № 2, 3 ― спасатели с упором винта на переднем ходу Р_{ПХ 2,3} = 287,2 кН.

Исходные данные: D=127200т; ; Т_н=15,9; T_o=16,0м; Т_к=16,1м; H=230м; Т_н1 =13,0м; T_o1=15,15м; Т_к1=17,1м; q=8400 т/м; f=0,22; х_f= 0,5 м; Р_пх1=1679,1 кН.

Решение:

Определяем величину потерянного водоизмещения:

Определяем усилие, необходимое для снятия судна с мели:

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

Определяем количество груза, подлежащего снятию с судна:

Найдем дифферентующий момент на 1м:

Отстояние ц.т. ватерлинии от миделя из исходных данных равно x_f= 0,5 м. Определяем абсциссу ц.т. снимаемого груза, для этого вначале определим изменение осадок:

Ответ: необходимо снять .

Задача 5.2. Определить количество груза, которое необходимо выгрузить из носового и кормового трюмов судна, чтобы судно могло сняться с мели самостоятельно с учетом работы машины на задний ход.

Исходные данные: D=127200т; ; Т_н=15,9; T_o=16,0м; Т_к=16,1м; H=230м; h=2,5 м; Т_н1=13,0м; T_o1=15,15м; Т_к1=17,3м; q=8400 т/м; f=0,22; х_f= - 0,5 м; Р_зх=1343 кН; х₁= + 82м; z₁= + 13м; x₂= -60м; z₂ = +12м.

Решение:

Определяем дифферентующий момент на 1м:

Определяем общее количество груза, подлежащего снятию с судна:

Отстояние ц.т. ватерлинии от миделя из исходных данных равно x_f= - 0,5 м. Определяем абсциссу ц.т. снимаемого груза, для этого вначале определим изменение осадок:

Определяем усилие, необходимое для снятия судна с мели:

Определим усилие, необходимое для снятия судна с мели с учетом работы винта на задний ход:

Определим массу груза, подлежащего снятию с судна, чтобы можно было сняться с мели работой своего винта на задний ход:

Определяем количество груза, которое необходимо выгрузить из носового трюма:

Определяем количество груза, которое необходимо выгрузить из кормового трюма:

Ответ: ,

 

Задание 6. Постановка судна на два якоря и съемка с них