Перевірка остійності і міцності судна по критеріям Регістра судноплавства України

Размещено на http://www.allbest.ru/

Перевірка остійності і міцності судна по критеріям Регістра судноплавства України

Зміст

Вступ

1. Основні характеристики і розміри судна

2. Коротка характеристика портів

3. Характеристики і умови перевезення вантажу

4. розрахунок необхідних суднових запасів

4.1 Протяжність переходу

4.2 Довготривалість рейсу

4.3 Маса екіпажу з багажем

4.4 Маса провізії і тари

4.5 Витратні матеріали

4.6 Маса палива і мастильних матеріалів

4.6.1 Маса палива для головного двигуна

4.6.2 Маса палива для дизель генераторів

4.6.3 Маса мастильних матеріалів

4.6.4 Маса палива для допоміжного котла

4.7 Маса прісної води

4.7.1 Маса питної води і води для миття

4.7.2 Маса води для допоміжного котла

4.8 Маса води для промивки вантажної системи

4.9 Вода в купальному басейні

5. Завантаження судна

6. Розрахунок посадки та початкової остійності судна

7. Розрахунок плечей та площ діаграми статичної остійності

8. Розрахунок критерію погоди

9. Перевірка задоволення вимог до остійності Регістра судноплавства України

10. Перевірка поздовжньої міцності судна

Висновки

Використана література

Вступ

судно остійність дедвейт танкер

Безперервне збільшення використання енергії пов'язано зі збільшенням добування нафти і її перевезення морським шляхом.

В зв'язку зі значним подорожанням нафти в останні роки перевезення її в значній мірі здійснюється середньотоннажними танкерами дедвейтом близько 30000 т, до яких належить танкер «Норд Азіатік Сі», побудований на Херсонському суднобудівному заводі.

В даній курсовій роботі виконано розрахунок дедвейту, перевірка остійності і міцності танкера на початку рейсу «Новоросійськ - Гавана» згідно з «Правилами класифікації і побудови морських суден» Регістра судноплавства України, 2011р.

Танкер - Армада Лидер

Рейс - Бенгазі - Сплит

Вантаж - нафтопродукти густиною 0,81 т/мі

1. Основні характеристики і розміри судна

Тип судна - Сталевий однопалубний теплохід з двома поворотними гвинто-рульовими колонками, з баком і ютом, з кормовим розташуванням
рубки і машинно-котельного відділення, з подвійним дном, подвійними бортами і тронком в районі вантажних танків, з 6 вантажними танками.

Назви суден - «Армада Лідер», «Фариз Ісмаілханов», «Армада Трейдер», «Армада Навігатор», «Генерал Азі Асланов», «Дахі Бюль-Бюль», «Азері Карабах», «Чингиз Мустафаєв», «Lenkaran», «Баку».

Клас Російського Морського Регістру Судноплавства - КМЛУ1IIА1 нафтоналивне/хімовоз тип 3 (ОРП).

Призначення - морське та змішане (ріка-море) перевезення сирої нафти і нафтопродуктів, включаючи бензин без обмежень по температурі спалаху. Можливе одночасне перевезення трьох сортів вантажу.

Основні характеристики судна наведені в таблиці 1.1.

Таблиця 1.1

Основні характеристики суден

Найменування, позначення	Значення та одиниця виміру
1	2
Довжина найбільша, Lнб	138,7 м
Довжина між перпендикулярами, L	132,8 м
Ширина розрахункова, В	16,50 м
Ширина найбільша, Внб	16,76 м
Теоретична висота борту до головної палуби, D	6,00 м
Осадка, (ріка/море), d	3,60/4,30 м
Дедвейт, (ріка/море), DW	4776/6494 т
Маса судна порожнем, До	2338,0 т
Водотоннажність судна у морскій воді при d = 4,30 м, Д	8832 т
Екіпаж, n	10/14 чол.
1	2
Швидкість судна з вантажем, Vексп з баластом, Vб при проходженні вузькостей, каналів, Vкан	10,0 вуз. 11,0 вуз. 10,0 вуз.
Добові витрати палива: - важкого на ходу, qв - дизельного на ходу, qдиз - дизельного на стоянці, qдизст	9,6 т/добу 3,7 т/добу 2,5 т/добу
Об'єми танків: Танк № 1 Танк № 2 Танк № 3 Танк № 4 Танк № 5 Танк № 6	1199,4 м3 1199,4 м3 1199,4 м3 1199,4 м3 1199,4 м3 1224,4 м3

2. Коротка характеристика портів

Бенгазі - військово-морська база і морський порт Лівії на Середземному морі. Знаходиться в затоці Сідра, в невеликій бухті, захищеній з моря моламі. Морський порт Бенгазі доступний для суден водотоннажністю до 30 тис. т. Може використовуватися для базування кораблів до есмінців включно. Порт має глибоководні Нову і Стару гавані і мілководну - Марса-Джуліана і Себхет-ель-Бунту. Довжина причального фронту 1,6 км з глибинами 5-12 м. Є 3 точкових рейдових причалу для танкерів.

У порт Бенгазі ввозяться наступні морські вантажі - машини та устаткування, вивозиться нафта. Сумарний оборот морських вантажоперевезень становить 0,54 млн. т. Навантаження й розвантаження морських вантажів проводяться за допомогою берегових кранів вантажопідйомністю до 4 т, плавкрану вантажопідйомністю 60 т. Порт має 23 складами площею 2 км2, відкритими вантажними площадками, нафтосховищ (21 ємність). Судноремонтні підприємства порту забезпечують ремонт судів і кораблів невеликого водотоннажності. Морський порт Бенгазі пов'язаний авто мобільними дорогами з прибережними містами і портами країни, є міжнародний аеропорт.

Порт Спліт. Спліт (хорв. Split, італ. Spalato) - місто в Хорватії з більш ніж 1700-річною історією. Найбільший місто Далмації і друге за величиною місто країни після столиці - Загреба. Центр відомого курортного регіону, знаходиться в центральній частині узбережжя Адріатики між містами Задар і Дубровник. Населення 221 000 чоловік (2007).

3. Характеристики і умови перевезення вантажу

Нафта і нафтопродукти належать до пожежонебезпечних вантажів.

Густину 0,81 т/мі має дизельне паливо.

Температура займання дизельного палива +78єС.

Температура нижньої границі вибуху насиченої пари в повітрі +69є С.

Величезні об'єми перевезень нафти та нафтопродуктів морським шляхом, аварії танкерів і жахливі екологічні наслідки привели до розробки міжнародних конвенцій про запобігання забруднення моря з суден та безпечного перевезення вантажів, де є спеціальні правила, які обумовлюють конструкцію танкерів та наявність спеціальних систем.

На сучасних танкерах вантажні танки відокремлені від зовнішньої обшивки подвійним дном і подвійними бортами шириною до двох метрів.

В вантажні танки тільки в екстремальних випадках дозволяється приймати водяний баласт. Для водяного баласту передбачені танки ізольованого баласту, які розміщені в подвійному дні та подвійних бортах.

Існують спеціальні відстійні танки, куди зливають воду після миття вантажних танків. Вода з відстійних танків викидається за борт тільки після відповідної сепарації.

Для запобігання можливих вибухів танків існує спеціальна система інертних газів (азоту чи вуглекислого газу). які подаються в танки при відкачуванні нафтопродуктів.

Для легкого відкачування нафти і важких нафтопродуктів на танкерах існує система підігріву вантажу парою від допоміжного або утилізаційного котла.

Для визначення кількості вантажу в танках при розвантаженні чи завантаженні на танкерах існує система автоматичного заміру рівня рідини.

Встановлені спеціальні системи пожежогасіння.

4. Розрахунок необхідних суднових запасів і маси вантажу

4.1 Протяжність переходу

Ділянка переходу	Відстань, милі
Бенгази - Сплит	910
Всього:	910

4.2 Довготривалість рейсу

Ходовий час:

=

де lзаг - протяжність переходу, милі;

lкан - протяжність каналів, вузькостей, милі;

vексп - експлуатаційна швидкість судна уз.;

vкан - норматив швидкості при проході каналів, вузькостей, уз.;

tзатр - час затримки в рейсі, доби.

Час стоянки:

де tзв =Рвант/Мзв - час завантаження судна, діб;

Рвант - масса вантажу,т;

Мзв - норма завантаження в порту, т/добу;

tвв = Рвант/Мвв - час вивантаження судна, діб;

Мвв - норма вивантаження в порту, т/добу;

tдод - додатковий час в портах завантаження і вивантаження, діб.

Загальний час рейсу:

4.3 Маса екіпажу з багажем

Рек = mек • n = 0,21•10=2,1т

де mек - середня маса одного члена екіпажу з багажем згідно з нормами;

n - кількість членів екіпажу.

4.4 Маса провізії і тари

Рпр = mпр • n • tр =0,01•10•12,8=1,28т

де mпр - середня маса необхідної провізії для одного члену екіпажу на добу, т.

4.5 Витратні матеріали

Згідно з «Інформацією про остійність» приймаємо масу витратних матеріалів Рвит = 9,9т

4.6 Маса палива і мастильних матеріалів

4.6.1 Маса палива для головного двигуна

Ргд = (1 + Кшт) qт • tx = (1 + 0,1) • 9,6 •4,2 = 44,4 т,

де Кшт = 0,1 - коефіцієнт штормового запасу;

qт - добова витрата палива головного двигуна;

tx - ходовий час.

4.6.2 Маса палива для дизель генераторів

Рдгр = (1+ Кшт) (qх · tх + qзв (tзв + tдод) + qрв · tрв) =

= (1 + 0,1)(3,7 ·4,2 + 2,5 (4,0 + 0,6) + 2,5 · 4,0) =

= 1,1*(15,5+11,5+10)=41т,

де qх - добова витрата палива на ходу;

qзв - добова витрата палива при завантаженні;

qрв - добова витрата палива при розвантаженні.

4.6.3 Маса мастильних матеріалів

Рст = 0,05(Ргд + Рдгр ) = 0,05 (44,4 + 41) =4,27т

4.6.4 маса палива для допоміжного котла

Приймаємо Рк = 30т ( повну цистерну)

4.7 Маса прісної води

4.7.1 Маса питної води і води для миття

Мп.в = mnb * n* tp = 0.15*10*12,8 = 19,2 т,

де Мп.в - середня норма питної води і води для миття для одного члена екіпажу на добу

4.7.2 Маса води для допоміжного котла

Заповнюємо цистерну води для допоміжного котла повністю

Рк =48т

4.8 Маса води для промивки вантажної системи

Згідно з «Інформацією про остійність» приймаємо масу води для промивки вантажної системи Рпром=600т.

4.9 Вода в купальному басейні

Для більш повного завантаження танкера купальний басейн вважаємо порожнім.

Суднові запаси на рейс приведені в таблиці 4.2.

Таблиця 4.2

Суднові запаси на рейс

Назва	Расположение	Маса Р, т	X,м	Z,м	PX, mм	PZ, mм
1		2	3	4	5	6
Цистерна важкого палива ЛБ	30-35	109.5	-46.9	4.06	-5135.5	444.5
Цистерна дизпалива ПрБ	25-30	31.4	-19.9	3.65	-624.8	114.6
Расходная ДТ	21-25	3.4	-52.6	5.18	-178.84	17.6
Расходная тяжелого топлива	23-26	6.1	-51.7	5.18	-315.4	31.6
Расходная тяжелого топлива	23-26	6.1	-51.7	5.18	-315.4	31.6
Цистерна запаса масла	26-30	7.7	-49,6	5,18	-381.9	39.9
Цистерна пресной води	21.27	26.2	-52	5,18	-1362.4	135.7
Цистерна котловой воды	11-21		-56.67	4.18	-8314.2	815.5
Всего		239.2	-46.3	4.3	-11079.7	1019.4

5. Завантаження судна

Маса дизельного палива, яким можна завантажити танкер по вантажну марку при прийнятих суднових запасах,

Рвант = Д - До - Рек - Рпр -Рпром - ? Рзап =

= 8832 - 2338 - 2,1 - 1,28 - 9,9- 239,2 = 6241,5т,

де Д - водотоннажність судна в морській воді при осадці по вантажну марку;

До - маса порожнього судна.

Згідно з табл. 15 «Інформації про остійність» об'єм вантажних і відстійних танків Vзаг = 7221.4мі.

Об'єм дизельного палива, який можна прийняти, щоб завантажити судно по вантажну марку,

Vвант = < Vзаг

Аналогічно табл. 6.4 «Інформації про остійність» недоливаємо дизельне паливо в танки № 1 ПрБ і ЛБ. Не заповнюємо відстійні танки. Всі інші танки заповнюємо на 98%.

Складові маси судна при осадці 11,35м в морській воді густиною 1,025т/мі приведені в таблиці 5.1.

Таблиця 5.1

6. Розрахунок посадки та початкової остійності судна

Згідно з «Гідростатичними таблицями» при водотоннажності Д = 8832т:

- середня осадка dср = 4,29м;

- абсциса центра величини Хс = - 0,52м;

- момент, що диферентує на 1 см МТС = 272тм/см;

- апліката метацентра Zm = 7,75м.

Диферент судна

Осадка носом dн = dср +

Осадка кормою dк = dср -.

Поперечна метацентрична висота без урахування вільних поверхонь рідких вантажів

ho = Zm - Zg = 7,75 - 3,92 = 3,83м.

Згідно з табл. 1.1 сума добутків густини рідини на поперечний момент інерції вільної поверхні рідких вантажів обчислена в таблиці 6.1.

Таблиця 6.1

Значення гіx для вільних поверхонь рідких вантажів

Назва танка чи цистерни	іх,м	Г,т/мі	г іх,мм
1 Танки №1 ПрБ і ЛБ	1199,4	0,81	972
2 Танки №2 ПрБ і ЛБ	1199,4	0,81	972
3 Танки №3 - №6 ПрБ і ЛБ	4822,6	0,81	3906
4 Цистерна запасу важкого палива №1	2582	0,98	2530
5 Цистерна запасу важкого палива №2	75	0,98	74
6 Цистерна запасу важкого палива №3	76	0,98	75
7 Цистерна переливна №2	369	0,98	362
8 Цистерна переливна №3	369	0,98	362
Всього			9253

Поправка до метацентричної висоти за рахунок вільних поверхонь рідких вантажів

Виправлена поперечна метацентрична висота

h = ho - ?h = 3,83 - 1,05 = 2,78м.

7. Розрахунок плечей та площ діаграми статичної остійності

Плечі та площі діаграми статичної остійності розраховані в таблиці 7.1. Значення плечей остійності форми взяті з таблиці 2.1«Інформації про остійність…».

Таблиця 7.1

Розрахунок плечей та площ діаграми статичної остійності

Кут крену и,	0	10	20	30	40	50	60	70
sinи	0,000	0,1736	0,3420	0,5000	0,6428	0,7660	0,8660	0,9397
Плече остійності форми lф, м	0	1,355	2,6	3,658	4,474	4,7	4,69	4,6
Плече остійності ваги lg = zg· sinи, м	0	0,723912	1,42614	2,085	2,680476	3,19422	3,61122	3,918549
l0 = lф - lg, м	0	0,631088	1,17386	1,573	1,793524	1,50578	1,07878	0,681451
Дl = Дh· sinи, м	0	0,184016	0,36252	0,53	0,681368	0,81196	0,91796	0,996082
Плече статичної остійності lст = l0 - Дl, м	0	0,447072	0,81134	1,043	1,112156	0,69382	0,16082	-0,31463
Інтегральна сума, У lст, м	0	0,447072	1,705484	3,559824	5,71498	7,520956	8,375596	8,221785
Площа діаграми s = 0.0873·У lст, м·рад	0	0,039029386	0,14888875	0,310772635	0,498917754	0,656579	0,73119	0,717762

Діаграма статичної та динамічної остійності побудована на рисунку 7.1.

Рисунок 7.1 Плечі та площа діаграми статичної остійності

8. Розрахунок критерію погоди

Розрахунок критерію погоди виконано в таблиці 8.1 з використанням рисунка 7.1. Площа і центр парусності взяті з «Інформації про остійність». Коефіцієнт k, множники X1,X2 і S взяті з методичних рекомендацій до виконання курсової роботи.

Таблиця 8.1

Розрахунок критерію погоди

Найменування величин	Позначення і формули	Значення
1	2	3
Довжина судна,м	L	138,7 м
Ширина судна,м	B	16,50 м
Водотонажність судна,т	Д	8832 т
Осадка судна,м	D	4,29 м
Апліката центра мас,м	zg	4,16
Метацентрична висота,м	H	2,52
Площа парусності, мІ	Аv (згідно «Інформації про остійність» )	719,5
Плече кренувального моменту,м	(згідно «Інформації про остійність» )	6,07
Плече відновлюючого моменту, м		0,025
Плече відновлюючого моменту, м		0,038
Інерційний коефіцієнт		0,4
Період хитавиці, с		8,35
Коефіцієнт	k є f (скул.килів) (Додаток В)	1,00
Множник	X1 є f (B/d) (Додаток В)	0.78
Коефіцієнт загальної повноти		0.89
Множник	Х2 є f (Св) (Додаток В)	1,00
Параметр		0,71
Множник	S є f (T) (Додаток В)	0,073
Амплітуда хитавиці,є		19,3
Площа «в», мЧрадіан	див. рисунок 8.1	0,62
Площа «а», мЧрадіан	див. рисунок 8.1	0,16
Критерій погоди		3,9

Діаграма остійності судна та визначення критерію погоди за вимогами Регістра судноплавства України та ІМО наведена на рисунку 8.1.

Рисунок 8.1 Визначення критерію погоди за вимогами Регістра судноплавства України та ІМО

9. Виконання вимог до остійності регістра судноплавства України

Виконання вимог до остійності приведено в таблиці 9.1.

Таблиця 9.1

Виконання вимог до остійності

Найменування величин	Позначення	Значення величин
		Нормативне	прихід
Виправлена метацентрична висота, м	h	0,15	1,58
Найбільше плече діаграми статичної остійності, м	lmax	0,20	1,2
Кут максимуму діаграми,	m	30	34
Кут закочування діаграми,	м	60	68
Площа діаграми при крені до 30, м Ч рад	S30	0,055	0,31
Площа діаграми при крені до 40, м Ч рад	S40	0,090	0,49
Площа діаграми між 30 і 40, м Ч рад	S30-40	0,030	0,18
Критерій погоди	К	1	3,9

10. Перевірка загальної повздовжньої міцності судна

Допустимий згинаючий момент на міделі [M] =70655 кнм.

Згідно з розділом 2 «Інформації…» згинаючий момент для судна «Порожнем» зі 100% запасів і провізії (Рз100 = 239,2т)

Мз100 = 146019кнм.

Згинаючий момент для судна «Порожнем» з 10% запасів і провізії (Рз10 = 18,8т)

Мз10 = 135102кнм.

В нашому випадку при масі запасів і провізії Рз = 239.2т (див. табл. 4.2) згинаючий момент на міделі

Зміни згинаючого моменту на міделі за рахунок вантажу в танках обчислені в таблиці 10.1.

Таблиця 10.1

Зміни згинаючого моменту на міделі

Назва вантажного приміщення	Зміна згинаючого за рахунок прийняття 100т вантажу, кнм	Прийнято вантажу в сотнях тонн	(2)Ч(3) кнм
Грузовой Танк №1	7428	10,24	76063
Грузовой Танк №2	-435	10,24	-4454
Грузовой Танк №3.	-8409	10,24	-86108
Грузовой Танк №4	12904	10,24	-132137
Грузовой Танк №5	-7083	10,24	-72530
Грузовой Танк №6	-271	10,217	-2769
			А=У= -221935

Максимальний згинаючий момент на міделі

М = Мз + А =129066 -221935= -92869 кнм <[M] = 883000 кнм.

Висновки

Виконані розрахунки показали що при прийнятому завантаженні судна його остійність і міцність задовольняють вимогам Регістра судноплавства України.

Поперечна метацентрична висота

h = 0,43м > [ h ] = 0,15м.

максимальне плече діаграми статичної остійності

lmax = 1,2м > [ lmax ] = 0,20м.

Кут крену при максимальному плечі статичної остійності

иm = 34є > [ иm] ? 30є.

Критерій погоди

К = 3,9 >> [ К ] = 1.

Згинаючий момент на тихій воді на міделі

М = 92869 кнм < [М] = 883000 кнм.

Використана література

1. Информация об остойчивости 15966-901-775.

2. Регістр судноплавства України.Правила класифікації та побудови морських суден. К.: Регістр судноплавства України, 2011.

3. Сизов В.Г. Теория корабля. Одесса: Феникс, 2009. 284 с.

4. Матеріали з Інтернету.

Размещено на Allbest.ru