Примечания: 1. Судно,аналогичное буксируемому судну из разд. 1 «Буксировка судов морем». 2. Пробоин и крена нет.
Задание к разд. 2 курсовой работы:
Оценить возможности снятия судна с мели.
2.1. Силы, действующие на судно, сидящее на мели
Реакция грунта (сила давления судна на грунт). При посадке на мель уменьшается осадка судна, т.е. происходит как бы потеря его водоизмещения, которая приводит к нарушению равновесия между весом судна и силами поддержания воды.
Величина потерянного водоизмещения D определяется по формуле :
D = q(Tcp – Tcp)= 200(-0,05-(-0,55) = 200*0,6 = 120
где q - число тонн на 1 м осадки (определяется по грузовой шкале с учетом плотности воды), по условию задания = 20т на 1см = 200т на 1метр осадки.
q = 200т ???
Средняя осадка до посадки на мель рассчитывается по формуле
Тср = (Тн + Тк)/2 = (7,75 – 7,85)/2 = -0,05
где Тн, Тк - соответственно осадки носом и кормой до посадки на мель.
Средняя осадка после посадки на мель рассчитывается по формуле.
Т'ср = (Т'н + Т'к)/2 = (7,10 – 8,20)/2 = -0,55
где Т'н, Т'к - осадки носом и кормой, снятые после посадки на мель.
Реакция грунта R, кН, рассчитывается по формуле
R=g*D R = ???*120 =
где g - ускорение свободного падения.
При повреждении корпуса и поступлении воды внутрь судна сила реакции грунта увеличивается на величину веса влившейся воды.
Сила присасывания грунта - прилипание к корпусу частиц грунта, создающих тем больший эффект присасывания, чем большей вязкостью обладает грунт. Наибольшее присасывание наблюдается у вязкой глины.
Сила ударов волн при длительном воздействии приводит к разрушению корпуса. При снятии с мели, как правило, оказывает положительное влияние, раскачивая корпус и тем самым уменьшая силу присасывания и силу трения корпуса о грунт.
Сила давления ветра в зависимости от направления ветра увеличивает или уменьшает тяговое усилие, необходимое для снятия судна с мели.
2.2. Снятие с мели работой машины на задний ход
Прежде всего необходимо определить:
• стягивающее усилие F, необходимое для снятия с мели,
F = fR, F = 0.5*???
где f - коэффициент трения корпуса о грунт (зависит от характера грунта и выбирается из специальной литературы). Если характер грунта неизвестен, то f принимается равным 0,5;
• силу тяги винта на задний ход Рзх (из паспортной диаграммы тяги или расчетными методами).
Если стягивающее усилие соизмеримо с силой тяги винта, то снятие с мели возможно при работе машины на задний ход. В противном случае необходимо использовать один из методов уменьшения силы реакции грунта: дифферентование, кренование, частичную разгрузку.
2.3. Снятие с мели дифферентованием
Дифферентование используется при посадке судна на отдельную банку небольших размеров, когда место касания грунта расположено в оконечностях судна, а под остальной частью киля имеется достаточный запас глубин. Наиболее простым способом изменения дифферента является перекачка балласта или топлива из района посадки в противоположную оконечность.
Первоначально определяется величина потери осадки АБ в месте соприкосновения с грунтом (рис. 2.1):
Рис. 2.1. Схема посадки судна на мель
АБ = Тк+(Тн - Тк)(1/2 +xa/L)
где Тн = Тн -Тн1; Тк = ТК -Tк1;
ха - абсцисса внешней кромки банки; = ???
L — длина судна между перпендикулярами;
Тн,Тн1 — осадка носом до и после посадки на мель;
Тк,Т к1 — осадка кормой до и после посадки на мель.
У судна, находящегося на плаву с осадкой Тн и Тк в результате продольного перемещения груза массой Р, центр тяжести которого расположен в точке с абсциссой x1, в точку с абсциссой x2 изменения осадок носом Т'н и кормой Т'к составят:
Т'н = P(x2 – x1)L/2DH; Т'к = P(x2 – x1)L/2DH
где D - водоизмещение при средней осадке, которую судно имело до посадки на мель;
Н - продольная метацентрическая высота;
L - длина судна между перпендикулярами.
Далее с учетом полученных значений Т'н и Т'к определяется величина уменьшения осадки в месте касания грунта аб (рис. 2.2),
аб = Т'к + (Т'н - Т'к)(1/2 + xa/L)
Рис. 2.2, Схема изменения посадки судна при дифферентовке
Если аб > АБ, то судно после дифферентовки оказывается на плаву. В противном случае уменьшается значение силы реакции грунта. Новое значение силы реакции грунта после дифферентовки Rt можно примерно оценить по следующей формуле:
Rд - R (АБ - аб)/АБ
При приемке или снятии груза на судне, находящемся на плаву, для расчета изменения осадок носом и кормой используются следующие формулы:
Тн =+P(xL/DH+1/q); Тк =-P(xL/DH-1/q),
где х - абсцисса центра тяжести груза.
При снятии груза его масса Р вводится со знаком (+), а водоизмещение судна уменьшается на величину снятого груза и, наоборот, при приеме груза его масса вводится со знаком (-), а водоизмещение судна увеличивается на величину принятого груза.
2.4. Снятие с мели кренованнем
Кренование применяется, когда судно село на мель одним бортом, а со стороны другого борта имеются достаточные глубины. Креновать судно можно перекачкой топлива, балласта или перемещением груза с борта, находящегося, на мели, на другой борт до тех пор, пока главная палуба не войдет в воду.
В результате поперечного перемещения груза массой Р, центр тяжести которого располагается в точке с ординатой Y1, в точку с ординатой Y2 изменения осадок бортов при креновании Т'кp составят:
Т'кp = +/- (P(y2 – y1)B)/2Dh
где D - водоюмещениа при средней осадке, которую судно имело до посадки на мель;
h - поперечная метацентрическая высота;
В - ширина судна.
ВеличинаТ'кp будет отрицательной для борта, находящегося на мели, и положительной - для борта, находящегося на плаву.
Дальнейшие действия аналогичны дифферентовке судна.
2.5. Снятие с мели с использованием частичной разгрузки
Частичная разгрузка судна применяется при посадке на мель всем корпусом, а также в случае, когда дифферентовка и кренование судна не дают положительных результатов. Разгрузка является наиболее эффективной, а иногда и единственной мерой самостоятельного снятия судна с мели и чаще всего связана с потерей части груза. Поэтому, принимая решение о частичной разгрузке, необходимо учитывать, насколько велика опасность гибели судна, если на получение помощи в ближайшее время нельзя рассчитывать.
При частичной разгрузке определяется масса груза Р, подлежащего выгрузке, с тем чтобы судно могло самостоятельно сняться с мели работой машины на задний ход:
P = (F – Pзх)/fg; Рзх = 0,5Рпх
Порядок расчета Рпх = Рео дан в разд. 1 "Буксировка судов морем".
Рис. 2.3. Каргоплан судна
Абсцисса и ордината центра тяжести снимаемого груза должны совпадать или находиться близко к абсциссе ХR и ординате YR равнодействующей силы реакции грунта:
XR = DH/DL(Tн – Tk); yR = Dh/D * sinкр.
При снятии грузов, расположенных в различных местах (рис. 2.3), координаты их общего центра тяжести определяются из выражений:
X = (p1x1+ p2х2+... + pпхп)/(р1+ p2+... + рп);
Y = (p1y1+ p2y2+... + pпyп)/(р1+ p2+... + рп)
где р1,р2,…рn —массы отдельных грузов;
xn,yn —их координаты.
Примечание. При проведении перечисленных операций необходимо осуществлять контроль за изменением метацентрической высоты.
При снятии с судна водоизмещением D и осадкой Тср груза массой Рсн с точки (Хсн, Zсн) величина поперечной метацентрической высоты h1 определится следующим образом:
h1 = h – Рсн/(D – Рсн)(Тср – Tср/2 – h – Zсн)
где h - начальная метацентрическая высота, м.
Изменение средней осадки вычисляется по формуле
Тср = Рсн/q
2.6. Использование якорного устройства при снятии с мели
Для создания дополнительного стягивающего усилия и уменьшения давления корпуса на грунт при посадке на мель носовой оконечностью судна можно использовать якорное устройство. Становые якоря при помощи грузовых стрел или кранов заводятся как можно дальше в корму. Во время снятия с мели сила тяги брашпиля дополняет силу тяги винта на задний ход. Завозка на шлюпках стоп-анкеров и верпов, особенно на современных крупнотоннажных судах, обычно не дает положительных результатов.
2.7. Снятие с мели с помощью других судов
Буксировка наиболее часто используется для снятия судна с мели с посторонней помощью. Рассчитывается необходимое стягивающее усилие и если оно соизмеримо с суммарной силой тяги винтов судов-спасателей, то снятие с мели возможно буксировкой. По возможности машина аварийного судна должна работать на задний ход: при этом кроме создания дополнительного стягивающего усилия, из-за вибрации уменьшается присасывание корпуса к грунту и уменьшается коэффициент трения корпуса о грунт.
Типичная схема буксировки при стягивании судна с мели приведена на рис. 2.4.
Рис. 2.4. Схема расположения спасателей при снятии судна с мели
При такой расстановке (см. рис. 2.4) стягивающее усилие F определяется по формуле:
F = (P1 + Pя1) + (Р2 + Ря2)cos2 + (Р3 + Ря3)cos3 + Рзх
где Р1, Р2, Р3, Рзх - силы тяги винтов судов;
Ря1, Ря2, Ря3 - силы тяги, создаваемые якорными устройствами судов-спасателей.
2.8. Якорное снабжение морских судов
Масса каждого станового якоря Q, кг, должна быть не менее
Q = kNc,
где к - коэффициент, равный 3,0; 2,75; 2,50 и 2,00,соответственно для судов неограниченного района плавания и ограниченных районов плавания I, II и ІІІ.
Суммарная длина обеих цепей l2, м, для становых якорей определяется
в виде
l2 =√ 87r 4 Nc
где r - коэффициент, равный 1,00; 0,88; 0,76 и 0,64,соответственно для судов неограниченного района плавания и ограниченных районов плавания I, II и III.
