Расчет усилий, необходимых для снятия судна с мели

буксировка якорный стоянка судно

После посадки судна на мель определяется осадка судна носом и кормой (dН1, dК1). По формулам (2.2.5: 2.2.6: 2.2.7: 2.2.4: 2.2.9) определяются изменения посадки судна, в результате посадки на мель.

Рассчитывается сила реакции грунта на корпус судна в зависимости из анализа посадки судна на мель (с затоплением отсеков либо нет, на отдельную банку либо всем корпусом).

Изменение силы реакции грунта при изменении нагрузки судна, стоящего на мели определяется по формуле (2.2.10)

Для изменения силы реакции грунта на величину дRГ(кН) при приеме либо снятии груза определяется по формуле (2.2.11), при перемещении груза из точки с абсциссой (X0) в точку с абсциссой (XI), по формуле (2.2.12)

Определяется усилие, которое необходимо создать для стягивания судна с мели. Усилие, которое может обеспечить главный двигатель при работе на задний ход, определяется по паспортным диаграммам тяги и мощности силовой установки судна. Кроме того, это усилие можно определить по приближенной формуле:

зх ≈ 0.102*Кз*Ne

 

где Pзх - упор движителя на полный задний ход, Кн; Кз - коэффициент, учитывающий падение упора движителя на максимальной мощности ГД и его конструкции (для ВФШ Кз =0.83, для ВРШ Кз =0.75; Ne - эффективная мощность двигателя, кВт.

Тяговая нагрузка, необходимая для снятия судна со скалы или камней при вхождении отдельных камней во вмятины и пробоины:

 

;

 

где ZK - высота вошедших в корпус камней, м; бК - угол наклона камней с той стороны, по которой будет подниматься судно при движении, град.

Если дачей заднего хода сняться с мели невозможно, необходимо произвести расчеты по перемещению или снятия груза.

Известно, что в процессе манипуляций, связанных с перемещением, выгрузкой или погрузкой грузов с целью снятия судна с мели, изменяется остойчивость судна и не всегда в нужную сторону, поэтому необходим контроль положения метацентров по соответствующим поправкам.

Величину новой поперечной метацентрической высоты (после посадки и появления силы реакции грунта) можно определить по формуле (2.2.16).

Поправка поперечной метацентрической высоты при перемещении груза на судне определяется по формуле (2.2.17).

Поправка поперечной метацентрической высоты при приеме или снятии малого груза определяется по формулу (2.2.18).

Расчет посадки судна при приеме или снятии груза можно рассчитать используя выражения (2.2.20). (2.2.21). (2.2.22), (2.2.23).

Для контроля начальной остойчивости при приеме или снятии большого груза необходимо использовать кривые элементов теоретического чертежа и диаграммы осадок судна.

Определяем абсциссу точки приложения силы реакции грунта по выражению:

 

             (2.2.9)

 

где X_R - абсцисса точки приложения силы реакции грунта, м;

∆ - водоизмещение судна до посадки на мель, т,; (дано)

H - продольная метацентрическая высота судна до посадки на мель, м; (дано)

X_f - абсцисса ЦТ площади действующей ватерлинии, м;

дy - изменение угла дифферента судна, рад:

S_B-площадь действующей ватер линии до посадки судна на мель, м²;

д - коэффициент общей полноты; (дано)

дd - изменение средней осадки судна после посадки на мель, м;

дy = (дd_н - дd_к) / L = ((-1,28) - 0,55) / 130 = -0,014 рад (2.2.7)

 

где: дd_н - изменение осадки судна носом, м;

 

дd_н =d_н1 - d_н = 5,08-6.36 = -1,28 м      (2.2.5)

 

где d_н1 и d_н - осадка судна носом после и до посадки на мель, соответственно, м;

дd_к - изменение осадки судна кормой, м;

 

дd_к = d_к1 - d_к = 7,47-6,92 = 0,55 м       (2.2.6)

 

где d_к1 и d_к - осадка судна кормой после и до посадки на мель, соответственно, м;

L - длина судна. м;

S_в - площадь действующей ватерлинии до посадки на мель, м²;

 

S_в = a * L * B = 0,79 * 130 * 16,8 = 1725,36 м²             (2.2.3)

 

где б   - коэффициент полноты ватерлинии (дано)

L - длина судна, м; (дано)

B - ширина судна. м; (дано)

дd - изменение средней осадки судна после посадки на мель, м;

 

дd = (дd_н + дd_к) / 2 = ((-1,28) + 0,55) / 2 = -0,37 м          (2.2.4)

 

По формуле (2.2.9) рассчитываем:

X_R = - (8970 * 148 * (-0,014)) / (0,79 * 1725,36* |-0,365|) + 0,28) = 37.84 м

Определяем силу реакции грунта R_г: R_г = - (9,81 * ∆ * H * дy) / (X_R - X_f) кН (2.2.8)

R_г = - (9,81 * 8970 * 148 * (-0,014)) / (37,84 - 0,28) = 4880,55 кН

Определяем усилие, которое необходимо создать для стягивания судна с мели

 

F_м = ж₁ * R_г кН (2.2.13)

 

где F_м - усилие для стягивания судна с мели, кН;

ж₁ - коэффициент трения покоя для различных грунтов, выбирается из исходных данных;

F_м = 0,4* 4880,55= 1952,22 кН

По формуле определяем усилие, которое может обеспечить главный двигатель при работе на задний ход:

 

Р_зх = 0,102 * h * N_i кН                   (2.2.14)

 

где h - коэффициент, учитывающий падение силы упора движителя на максимальной мощности главного двигателя и его конструкцию; для ВФШ h = 0,83

N_i - индикаторная мощность главного двигателя, кВт.

Р_зх = 0,102 * 0,83 * 5152= 436,17 кН

Определяем усилие, необходимое для стягивания судна с мели с учетом работы главного двигателя на полный задний ход:

 

F₁ = F_м - Р_зх кН                          (2.2.26)

 

F₁ = 1952,22 - 436,17 = 1516,05 кН

Из приведенных расчетов видно, что снять судно с мели будет не возможно только работой главного двигателя на полный задний ход. Для этого необходимо ещё приложить некоторое усилие F₁. Поэтому рассчитаем количество груза, которое необходимо переместить из точки с абсциссой X₀ в точку с абсциссой X_i для снятия судна с мели:

с_воды берем в т/м³(1,025)

 

 

Определяем значение величины изменения силы реакции на грунт дR_г:

дR_г = F1/ ж1=1516,05 / 0,4= 3790,13 кН

Так как все остальные величины, используемые в формуле (2.2.12), уже рассчитаны ранее, получаем следующее:

P_i = - = - 70,91 т.

Как известно в процессе перемещения, выгрузки или погрузки грузов с целью снятия судна с мели, изменяется остойчивость судна и не всегда в нужную сторону, поэтому необходим контроль положения метацентров. Для начала рассчитаем величину поперечной метацентрической высоты после посадки на мель и появления силы реакции грунта:

 

 м          (2.2.16)

 

где h_R - поперечная метацентрическая высота после посадки на мель, м; h - поперечная метацентрическая высота до посадки на мель, м;

R_г - сила реакции грунта, кН; ∆ - водоизмещение судна в грузу, т;

d - средняя осадка судна до посадки, м, которая рассчитывается по выражению:

 

d = (d_н + d_к) / 2 = (6,36 + 6,92) / 2 = 6,64 м      

 

дd - изменение осадки после посадки на мель, м:

дd = - 0,365 м

h_R =  (6,64 -  - 1,12) = 0,78 м

При перемещении малого груза метацентрическая высота изменится на величину поправки, которая вычисляется по формуле:

 

дh = (Z₂ - Z₁) м        (2.13.)

 

где         P_i - масса перемещенного груза, т;

∆ - водоизмещение судна в грузу, т;

Z₂ и Z₁ - аппликаты центра тяжести перемещенного груза, м.

Аппликата Z₂ рассчитывается по формуле:

 

Z₂ =  (2.14.)

 

Z₂ =  = 1,07 м

Находим поправку метацентрической высоты после перемещения груза массой 70,91 т:

дh = (1,07 - 4,8) = +0,029 м

Таким образом, метацентрическая высота после перемещения груза получится:

 

h_{после переем. груза} = h_R + дh м                             (2.15.)

 

h_{после переем. груза} = 0,785 + 0,03 = 0,815 м

Так как значение поперечной метацентрической высоты получилось больше 0,5 м, а именно 0,815 м, то судну не угрожает опасность при снятии с мели за счет собственных сил дачей полного заднего хода. Наша полученная метацентрическая высота вполне надежна, будит при снятии судна с мели и вполне положительно скажется на нашей остойчивости. Все действия для снятия судна с мели только собственными усилиями вполне действенны, если позволяют погодные условия, и характер грунта на котором судно село на мель. Если же вышеперечисленные условия не выдержаны, то выполнять действия по снятию надо с крайне осторожность или перестраховаться и вызвать помощь.

 

Расчет якорной стоянки