Технічний розрахунок
Мета і завдання розрахунку
Метою розрахунку є визначення часу занурення і спливання дока без розрахункового судна і з судном, враховуючи вимоги технічного завдання.
При виконанні розрахунків використані такі нормативні документи:
Правила класифікації та побудови морських суден Російського Морського Регістра судноплавства, 2012р.;
РД5.5396-79. Система баластова Докова. Правила і норми проектування;
РД5.76.038-84. Методика гідравлічного розрахунку суднових розгалужених трубопроводів.
Розрахунок часу занурення - спливання дока.
Баластна система обслуговується чотирма незалежними баластними насосами.
Кожен насос обслуговує п'ять баластних відсіків.
Для розрахунку приймаємо схему баластної системи насосів № 1 і 2, обслуговуючих відповідно баластні відсіки № 2, 3, 7, 8,10 і 1,4, 5,6,9.
Баластні насоси № 3 і 4 і обслуговуючи ними баластні відсіки знаходяться в аналогічних гідравлічних умовах.
Занурення дока.
Затоплення дока відбувається самопливом. Розрахунок ведемо за методом еквівалентних отворів.
Розрахунок місцевих опорів наповнювального трубопроводу.
Коефіцієнти місцевих опорів елементів трубопроводу.
Найменування |
Позначення |
Результат |
Решітка приймальна |
ξ |
0,44 |
Стакан бортовий приймальний |
ξ |
0,15 |
Затвор Ду 500 |
ξ |
0,15 |
Засувка Ду 350 |
ξ |
0,15 |
Вхід в розподільний колектор |
ξ |
0,8 |
Розподільний колектор |
ξ |
0,05 |
Вихід з розподільного колектору |
ξ |
0,28 |
Приймач |
ξ |
0,36 |
Поворот труби |
ξ |
0,14 |
Вихід води з труби |
ξ |
1 |
Патрубок компенсуючий |
ξ |
ОД |
Коефіцієнти місцевих трубопроводів баластних відсіків.
Найменування |
Позначення |
Формула |
Результат |
Сумма коеф. місцевих опорів трубопроводу БВ 1 |
ξ |
ξ4 + ξ7 + ξ8 + ξ10 + ξ11 |
1,89 |
Те ж для БВ 2 |
ξ |
ξ4 + ξ7 + ξ8 + ξ10 + 2ξ11 |
1,99 |
Те ж для БВ 3 |
ξ |
ξ4 + ξ7 + ξ8 + ξ10 + ξ11 |
1,89 |
Те ж для БВ 4 |
ξ |
ξ4 + ξ7 + ξ8 + ξ10 + ξ11 |
1,89 |
Те ж для БВ 5 |
ξ |
ξ4 + ξ7 + ξ8 + ξ10 + ξ11 |
1,89 |
Те ж для БО 6 |
ξ |
ξ4 + ξ7 + ξ8 + ξ10 + 2ξ11 |
1,99 |
Те ж для БВ 7 |
ξ |
ξ4 + ξ7 + ξ8 + ξ10 + ξ11 |
1,89 |
Те ж для БВ 8 |
ξ |
ξ4 + ξ7 + ξ8 + ξ10 + ξ11 |
1,89 |
Те ж для БВ 9 |
ξ |
ξ4 + ξ7 + ξ8 + ξ9 + ξ10 + 2ξ11 |
2,13 |
Те ж для БВ 10 |
ξ |
ξ4 + ξ7 + ξ8 + ξ9 + ξ10 + 2ξ11 |
2,13 |
Розрахунок опору гідравлічного тертя в трубах.
Найменування |
Позначення |
Розмірність |
Формула |
Результат |
Коефіцієнт гідравлічного тертя |
|
|
|
0,026 |
Коефіцієнт забруднених труб |
a/b |
|
|
0,01/0,03 |
Діаметр труб |
d |
м |
приймаємо |
0,35 |
Діаметр колектора |
d |
м |
приймаємо |
0,6 |
Довжини ділянок трубопроводу.
№ баластних відсіків |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Розпод. колект. |
l, м |
2,5 |
8 |
2,5 |
2,5 |
2,5 |
8 |
2,5 |
4,2 |
26 |
28 |
10,5 |
Опір гідравлічного тертя на ділянках визначаємо за формулою lуч/d
№ бал. відсіків |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Розпод. колект. |
l / d |
0,18 |
0,59 |
0,18 |
0,18 |
0,18 |
0,59 |
0,18 |
0,31 |
1,92 |
2,07 |
0,46 |
Загальний опір трубопроводу.
№ бал. відсіків |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
б |
7 |
8 |
9 |
10 |
Розпод. колект. |
lуч/d+ξ |
2,07 |
2,58 |
2,07 |
2,07 |
2,07 |
2,58 |
2,07 |
2,2 |
4,05 |
4,2 |
2,2 |
Визначення еквівалентних отворів трубопроводу затоплення.
Площі еквівалентних отворів, замінюють труби та арматуру, визначаються за формулою:
№ бал. відсіків |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Розпод. колект. |
Fэкв |
0,055 |
0,05 |
0,055 |
0,055 |
0,055 |
0,05 |
0,055 |
0,054 |
0,043 |
0,042 |
0,158 |
Для рівномірного підвищення рівня баласту в баластних відсіках (до стапель-палуби) кількість знаходжувальної води повинна бути пропорційно обсягу:
№ бал. отс. |
1,3,18,20 |
2,19 |
4,8 |
5,7,14,16 |
6,15 |
9,10 |
11,12 |
13,17 |
Об’єм в понтоні, м3 |
584 |
998 |
548 |
704 |
1545 |
1271 |
1191 |
526 |
Об’єм у вежі, м3 |
94 |
|
640 |
|
|
|
|
616 |
Приймаємо за наведену еквівалентну площу отвору еквівалентну площу отвору найбільшого відсіку F6 = 0,051 м2., тоді за формулою F6пр/V6 = Fпр1…10/V1…10 визначаємо наведену еквівалентну площа отвору кожного баластного відсіку при затопленні понтонів.
№ бал.від. |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Fпр.екв. |
0,02 |
0,034 |
0,02 |
0,018 |
0,024 |
0,051 |
0,024 |
0,018 |
0,043 |
0,043 |
Площа наведеного еквівалентного отвору, що заміняє труби, що входять до розподільного колектора № 1, при затопленні понтона:
Fпp 1 = 0,034+0,02+0,024+0,018+0,043=0,139 м2.
Площа наведеного еквівалентного отвору, що заміняє труби, що входять до розподільного колектора № 2 при затопленні понтона:
Fпp2 = 0,02+0,024+0,052+0,018+0,043=0,157 м2.
Наведену площу еквівалентного отвору для труб відсіків 4, 8, 13, 17 при затопленні веж приймаємо:
Fпp4 = Fэкв. = 0,055 м2.
Наведена площа еквівалентного отвору для труб відсіків 1, 3, 18, 20 при затопленні веж:
Fпp4/V4вежі = Fпp1/V1вежі
Fпр1вежі = 10,055 * 94/640 = 0,008 м2.
Площа наведеного еквівалентного отвору, що заміняє дві труби, що входять до розподільнго колектора № 1 при затопленні веж:
0,055 + 0,008 = 0,063 м2.
Те ж, для колектора №2:
0,055 + 0,008 = 0,063м2.
Площа наведеного еквівалентного отвору труб, що входять в розподільний колектор, з урахуванням розподільного колектора:
№ розподільного колектора |
Fэкв., м2 |
|
При затоплені понтона |
При затоплені веж |
|
1 |
0,1 |
0,06 |
2 |
0,111 |
0,06 |
1,2,3,4 |
0,422 |
0,24 |
Час занурення дока.
Розрахунок часу занурення дока ведемо на занурення його з судном і без судна з повним запасом. Загальний час занурення дока ділимо на п'ять періодів.
Тривалість окремих періодів визначається за формулою:
t0 = B/F0 * V0;
де: В – кількість прийнятого баласту, т;
F0 – еквівалентний отвір трубопроводу затоплення, м2;
V0 – середня теоретична швидкість затоплення, м/сек. Визначається за формулою:
g = 9,81 – прискорення сили тяжіння, м/сек2 ;
h – рівень баласту у відсіку при кожному періоді занурення дока, м;
Н – різниця осадки і отстояння отвору затоплення від ОП, м.
Т – осадка дока, м.
Д – водотоннажність дока, т.
Розрахунок занурення дока без судна від осаду 2,2 м. до 11,8 м.
Періоди занурення дока |
Т, м |
Д, т |
В, т |
h, м |
Н, м |
V0, м/сек |
t, сек |
До початку занурення |
2,2 |
10200 |
0 |
0,05 |
1,0 |
|
|
До рівня СтП у веж |
4,6 |
20970 |
10770 |
2,91 |
3,4 |
7,4 |
3448 |
До рівня СтП у ДП |
4,8 |
21320 |
350 |
3,00 |
3,6 |
7,6 |
109 |
До рівня кильблоків |
6,3 |
22770 |
1450 |
3,39 |
5,1 |
9,16 |
375 |
До рівня затоплення середніх БО |
11,2 |
26990 |
4220 |
4,51 |
10 |
13 |
769 |
До рівня граничного занурення |
11,8 |
27500 |
510 |
6,29 |
10,6 |
12,73 |
167 |
4868
Час занурення дока без судна 81 хвилина.
Розрахунок занурення дока з судном вагою 8500 т. від осаду 4,04 м. до 11,8 м.
Періоди занурення дока |
Т,м |
Д.т |
В, т |
h, м |
Н, м |
Vo, м/сек |
t, сек |
До початку занурення |
4,04 |
18700 |
0 |
0,05 |
2,84 |
|
|
До рівня СтП у веж |
4,6 |
20970 |
2270 |
0,66 |
3,4 |
6,26 |
859 |
До рівня СтП у ДП |
4,8 |
21320 |
350 |
0,75 |
3,6 |
13,48 |
61 |
До рівня кильблоків |
6,3 |
22770 |
1450 |
1,13 |
5,1 |
10 |
344 |
До рівня затоплення середніх БО |
11,2 |
35490 |
12720 |
4,51 |
10 |
13 |
2318 |
До рівня граничного занурення |
11,8 |
27500 |
510 |
6,29 |
10,6 |
12,73 |
167 |
3749
Час занурення дока з судном 63 хвилини.
Спливання дока
Розрахунок спливання дока з судном зведений в таблицю.
Положення дока |
Осадка Т, м |
Рівень баласту h, м |
Напір насоса Н, м вод. ст. |
Продуктив., насоса Q, м3/ч |
Кіл. відкач. бал., м3 |
Кіл. відкач. бал. одним насосом, м3 |
Час відкачки бал., сек. |
|||
от |
до |
от |
до |
|
|
|
|
|
||
Від рівня граничного занурення до рівня баласту в середніх БО |
11,8 |
11,2 |
6,29 |
4,51 |
12,5 |
2000 |
510 |
128 |
230 |
|
Від рівня баласту в середніх БО до рівня кильблоків |
11,2 |
6,3 |
4,51 |
1,13 |
15 |
1850 |
12720 |
3180 |
6188 |
|
Від рівня кильблоків до рівня стапель-палуби у ДП |
6,3 |
4,4 |
1,1З |
0,75 |
15 |
1850 |
1450 |
363 |
706 |
|
Від рівня стапель-палуби УДП до рівня стапель-палуби у веж |
4,8 |
4,6 |
0,75 |
0,66 |
18 |
1650 |
350 |
87,5 |
190 |
|
Від стапель-палуби у веж до початку занурення |
4,6 |
4,04 |
0,66 |
0,5 |
18 |
1650 |
1770 |
442,5 |
965 |
|
Зачистка ежектором |
||||||||||
|
|
0,5 |
0,005 |
|
63 |
500 |
125 |
7200 |
||
ВИСНОВОК
У процесі підйому дока насоси працюють на змінних режимах.
Час занурення дока без судна від осаду Т1 = 2,2 м. до осаду Т2 = 11,8 м. дорівнює 81 хвилині.
Час занурення дока з судном вагою 8500 т. від осаду Т1 = 4,04 м. до осаду Т2 = 11,8 м дорівнює 63 хвилинам.
Час спливання дока з судном від рівня граничного занурення до виходу стапель - палуби з води близько 2 годин.
Час зачистки баластних відсіків близько 2 годин 30 хвилин.