Расчеты по снятию судна с мели

Расчеты по снятию судна с мели сводятся к определению стягивающего усилия, создаваемого самостоятельно или, если невозможно самим сняться с мели, с помощью судов и других средств, необходимого для преодоления общей нагрузки судна на грунт.

ПРИВЕДЕННЫЕ РАСЧЕТЫ КРАЙНЕ СЛОЖНЫ, ИСТОЧНИК НЕПОНЯТЕН??????

1. Определение общей нагрузки судна на грунт:

Определяется потеря водоизмещения или реакция грунта:

ΔΔ = Δ – Δм = q(dср – dсрм)g, [кН]

где Δ – водоизмещение до посадки на мель, т;

Δм – водоизмещение после посадки на мель, т;

q – число тонн на метр осадки, т/м;

dср – средняя осадка судна до посадки на мель (dср = (dн + 2dм + dк)/4), м;

dсрм – средняя осадка судна после посадки на мель (dсрм = (d'н + 6d'м + d'к)/8), м;

dн,м,к – осадка судна носом, на миделе и кормой до посадки на мель, м;

d'н,м,к – осадка судна носом, на миделе и кормой после посадки на мель, м;

g – ускорение свободного падения, м/с^2.

2. Расчет стягивающего (поступательного) усилия для снятия судна с мели:

С учетом ветра и волнового давления:

F_ст = F_тр + F_ветр + F_волн, [кН]

Сила трения о грунт: F_тр = f×ΔΔ [кН], где f – коэффициент трения. (Табл.7)

Табл. 7

Сила ветрового давления:

 

F_ветр = 0,001ρ_vA_vcosq_u, [кН]

где ρ_v – давление ветра (выбирается из графика ρ_v = f(V_v)), н/м²;

A_v – площадь парусности в плоскости, перпендикулярной направлению ветра, м²;

q_u – угол между направлением ветра и направлением стягивания, град.

В зависимости от направления ветра и направления стягивания F_ветр может быть положительной (ветер препятствует стягиванию) и отрицательной (ветер направлен в сторону стягивания – необходимо будет приложить меньше стягивающего усилия)

Рис.56. Зависимость давления ветра ρ_v  от скорости ветра W_ветр

Сила волнового давления: в районе посадки в зависимости от глубины может возникать от действия стоячих, разбивающихся и прибойных волн, причем они имеют как взвешивающее давление, так и горизонтальное воздействие.

Сила взвешивающего давления от действия стоячих волн:

При курсовом угле стоячих волн 10÷170º:

F^с-взв_волн = 100k_вk₅qh_в, [кН]

где k_в – волновой коэффициент (при 10º k_в = 0,3; при 90º k_в= 0,4), м/с²;

k₅ – коэффициент, зависящий от λ_в, h_в и d_ср ;

q – число тонн на 1 см осадки, т/см;

h_в – средняя высота волны, м.

При курсовых углах 0÷10º и 170÷180º:

F^с-взв_волн = k_сqh_в10³, [кН]

где k_с – коэффициент, зависящий от отношения λ_в/L (средний – 0,2).

Сила бокового волнового давления от действия стоячих волн:

F^с-бок_волн = k_вk_снρh_в Lsinδ_вcosq_в[k₂(0,5h_в + d_ср) + k₅d_cpм], [кН]

где k_сн – коэффициент (в среднем принимается значение 0,8);

ρ – плотность воды, т/м³;

δ_в – курсовой угол бега волны, град.;

q_в – угол между направлением бега волн и направлением стягивания, град.;

k₂ – коэффициент, зависящий от λ_в, h_в и d_ср (средний – 0,8).

Сила взвешивающего давления от действия разбивающихся волн:

При курсовом угле разбивающих волн 10÷170º:

F^р-взв_волн = 100k_в(qh_в)/k_λ, [кН]

где k_λ – коэффициент, зависящий от λ_в и d_ср (диапазон 1,0 – 2,0).

Сила взвешивающего давления от действия прибойных волн:

При курсовом угле разбивающих волн 10÷170º:

F^п-взв_волн = 0,7F^р-взв_волн, [кН].

Сила бокового давления от действия разбивающихся или прибойных волн:

F^{р(п)-бок}_волн = k_вρh_в Lsinδ_вcosq_в[1,5h_в + d_ср(1,5 +1/k_λ)], [кН].

Если в формулах для определения F^с-бок_волн и F^{р(п)-бок}_волн произведение Lsinδ_в < В , то его заменяют значением В – ширины судна, м.

 

3. Расчет усилия ГД при работе его на задний ход

Усилие ГД при его работе на задний ход численно равно упору винта на задний полный ходи (эмпирическая формула):

F_ГД = 0,14k_pρn²D_в⁴(3,76 + Bd_cpβ_м/D_в²), [H]

где k_p – коэффициент упора винта (определяется по специальным диаграммам);

β_м – коэффициент полноты площади мидель-шпангоута.

Для практических расчетов используют еще такую формулу:

F_ГД =10k_сР_indk_зх, [кH]

где k_с – коэффициент, равный 0,01 для судов с ВПВФШ;

Р_ind – индикаторная мощность, л. с.;

k_зх – коэффициент заднего хода, равный 0,8 для грузовых судов с ВПВФШ.

 

4. Расчет изменения осадки от прилива

После посадки на мель определяем потерю (изменение) осадки: Δd_м = d_cp – d_cpм. Затем определяем по таблице приливов величину подъема уровня воды за 1 час, для чего величину прилива b делим на продолжительность роста (падения) уровня при правильном полусуточном приливе: Δd^пр_ср = b/t_p. Рассчитываем остаточную, не компенсированную подъемом уровня воды потерю осадки: Δd^ост_ср = Δd_м – Δd^пр_ср. Определяем усилие, необходимое для снятия с мели в момент полной воды:

F_пв = 10fΔd^ост_срq, [кH].

5. Расчет изменения осадки от дифферентования перемещением груза

1. При известном количестве перемещаемого груза и известных абсциссах перемещения изменение осадки носом и кормой при дифферентовании определится:

;  ,

где Р_i – перемещаемый груз, т;

х₂; х₁ – абсциссы отсеков, м;

L_{┴ ┴} – длина судна между перпендикулярами, м

D – водоизмещение с полным грузом на момент посадки, т;

Н – продольная метацентрическая высота, м.

Определяем новые значения осадок: d'_нм = d_н + Δd_н; d'_км = d_к + Δd_к, где d_н и d_к – осадки судна к моменту посадки на мель. Сравнив получившиеся осадки, определяем результат дифферентования.

2. Если не известно количество груза для дифферентования, то при известных абсциссах отсеков:

– рассчитываем изменение осадки судна при посадке на мель:

Δd_н = d_н – d_нм; Δd_к = d_к – d_км;

– определяем дифферентующий момент на 1 метр: m = DH/L_{┴ ┴}, [т].

– рассчитываем количество груза, которое необходимо переместить по судну, чтобы оно оказалось на плаву: , [т] где x_A – абсцисса внешней кромки мели;

– определяем осадки носом и кормой после перемещения груза:

d''_н = d_н – Р_гр(х₁ – х₂)/(2m); d''_к = d_к + Р_гр(х₁ – х₂)/(2m).

Сравнив получившиеся осадки, определяем результат дифферентования.

 

6. Расчет изменения угла крена и осадки от кренования

Оценить перемещение ЦТ какого-то количества перевозимого груза затруднительно, поэтому обычно прибегают к перекачке топлива, воды или балласта. Угол крена при этом:

, град., где h – поперечная метацентрическая высота, м.

После этого рассчитывается изменение осадки бортов:  .

Сравнивая потерю осадки от выхода на грунт с рассчитанной, оцениваем эффективность кренования.

 

7. Частичная или полная разгрузка судна

Задаваясь значением Δd^ост_ср, которая не была скомпенсирована приливом, определяем необходимое количество груза, необходимого для снятия, чтобы в момент полной воды попытаться с помощью двигателя сняться с мели: Р_i = Δd^ост_ср q , т. Затем рассчитываем получаемый угол дифферента:  , град., где 

х – абсцисса ЦТ отсека; 

х_f – абсцисса ЦТ площади действующей ватерлинии (из кривых элементов теоретического чертежа). После этого определяем изменение осадок носом и кормой:

Δd_н = ± Δd^ост_ср + ψ(L_{┴ ┴}/2 – x_f); Δd_к = ± Δd^ост_ср – ψ(L_{┴ ┴}/2 – x_f), м.

Поскольку приходится разгружать довольно значительное количество груза, обязательно необходимо определить изменение метацентрической высоты от снятия груза:

Δh = – P(d_ср – Δd^ост_ср/2 – h – z_p)/(D – P), м,

где Р – количество снимаемого груза;

h – метацентрическая высота до начала выгрузки;

z_p – отстояние ЦТ от основной плоскости.

 

8.Завоз якорей и расчет тягового усилия гиней

а) б)

 

Рис57. Разбивка гиней:

а) – на кормовой палубе; б) – на носовой палубе

1– якорный трос; 2– гини; 3– брага гиней; 4– канифас-блок; 5– брага канифас-блока;

6– грузовые лебедки.

Расчет производится в следующем порядке:

– определяем держащую силу якоря F_я = 10k_яМ_я, [кН], где k_я – коэффициент держащей силы якоря;М_я – масса якоря, т;

– рассчитываем минимальную длину якорного троса:

, м,

где k_тр = 1,2 – для стального троса;

q_тр – вес одного метра троса в воде (q_тр = 0,87q_{тр(возд)}), т;

– определяем тяговое усилие гиней:

, [кН],

где F_лоп – тяговое усилие в ходовом лопаре, создаваемое палубным механизмом;

n – число шкивов в гинях;

k – коэффициент троса (для стального – 10);

– рассчитываем число якорей: n_я = F_гн/F_я, округляя до целого числа.