Перевірка остійності і міцності судна

Перевірка остійності і міцності судна

По критеріям Регістра судноплавства України

 

танкер                                        Норд Азіатік Сі

рейс                                            Новоросійськ – Гавана

вантаж                                        нафтопродукти густиною 0,81 т/мі

група

курсант

 

Херсон, 2006

Зміст

Вступ

1. Основні характеристики і розміри судна

2. Характеристика і умови перевезення вантажу

3. розрахунок необхідних суднових запасів і маси вантажу

4. Завантаження судна

5. Розрахунок посадки та початкової остійності судна

6. Розрахунок площі та центра парусності

7. Розрахунок плечей статичної і динамічної остійності

8. Перевірка задоволення вимог до остійності Регістра

судноплавства  України

Критерій погоди

Діаграма статичної остійності

Метацентрична висота

Критерій прискорення

9. Перевірка повздовжньої міцності судна

10. Висновок

Використана література

Вступ

 

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 середньотонажними танкерами дедвейтом коло 30000т, 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, 2002р.

Основні характеристики і розміри судна

 

Тип судна – одногвинтовий, однопалубний дизельний танкер з подвійним дном, однією повздовжньою переборкою в ДП в танковій частині, з кормовим розташуванням машинного відділення, житлових і службових приміщень, з бульбовою формою носової кінцівки, потоконаправляючим крилом, встановленим в кормовій кінцівці по ЛБ.

Призначення – перевезення нафтопродуктів і сирої нафти. Передбачена можливість одночасного перевезення до семи сортів рідких вантажів.

Рік і місце побудови – 1997р., Херсон

Клас судна –   КМ  Л 4 1 А 2 (нафтоналивне)

Район плавання – необмежений

Дальність плавання – запаси палива, масла і води при довготривалій експлуатаційній потужності складає коло 10500 миль. Місткості для запасів палива забезпечують дальність плавання до 12600 миль за рахунок зменшення вантажопідйомності.

Головні розміри

Довжина найбільша                            182,14м

Довжина між перпендикулярами       168,18м

Ширина найбільша                                      25,3м

Висота борту в районі танкової

частини                                                         18,0м

Висота борту в кормовій                             15,0м

частині

Осадка по літню вантажну марку      11,35м

Маса судна порожнем                        Рпор =11020т

Водотонажність судна в морській воді густиною 1,025т/мі при осадці 11,35м складає коло 40600т.

Головний двигун – 6 ДКРН 60/195 – 10, N=7970 квт, n=111 об/хв.

Швидкість судна при осадці 11,35 м та частоті обертання гребного гвинта 111об/хв. коло 14,0 вузла.

Екіпаж – 24 чоловіка

Добова витрата палива:

важкого для ГД                         34,2т

важкого для ДГР

 на ходу                                3,8т

на стоянці при завантаженні     3,8т

на стоянці при вивантажені      7,6т

Розрахунок необхідних суднових запасів і маси вантажу

 

Протяжність переходу

 

Розрахунок протяжності переходу згідно з «Таблиц морских расстояний» з використанням базових портів приведений в таблиці 1.

 

Таблиця 1.

Розрахунок протяжності переходу

 

Ділянка переходу	Відстань милі
1. Новоросійськ – Стамбул 2. Стамбул - Гібралтар 3. Гібралтар – Великий Абако 4. Великий Абако - Гавана	455 1800 3667 361
Всього:	6283

 

Протяжність каналів, вузькостей (Босфор, Дарданели)

lкан =150 миль.

 

Довготривалість рейсу

 

Ходовий час

Tx= Lзаг – lкан +      lкан     +  tзатр =

Vексп * 24    Vкан * 24

= 6283 – 150 + 150 + 0,2 =19,1 доби,

14*24      10*24

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

tст=tзв + tвв+ tдод = 1+1,5+0,4=2,9діб

де tзв – час завантаження судна, діб;

tвв – час вивантаження судна, діб;

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

Загальний час рейсу

tр = tх + tст = 19,1+2,9=22 доби

 

Маса екіпажу з багажем

 

Рек = mек * n = 0.21*24=5.1т,

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

нормами;

n – кількість членів екіпажу.

 

Маса провізії і тари

 

Рпр = mпр * n * tр =0,01*24*22=5,3т,

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

 

Витратні матеріали

 

Згідно з «Інформацією про остійність» приймаю масу витратних матеріалів

Рвит = 9,9т

Маса мастильних матеріалів

Рст = 0,05(Ргд + Рдгр) = 0,05 (720 + 98,2) = 41т

Приймаю 100% запасів згідно з «Інформацією …»

Рст = 56,0т

 

Маса прісної води

 

Вода в купальному басейні

 

Для більш повного завантаження танкера купальний басейн вважаю порожнім.

 

Маса вантажу

 

Маса вантажу, який може прийняти танкер по вантажну марку при прийнятих суднових запасах

Рвант = Д – Рпор – Рек – Рпр – Рвчт – Рпром - ∑ Рзап= 40600 – 11020 – 5,1 – 5,3 – 9,9 – 600 – 1104 = 27860т

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

Суднові запаси на рейс

Таблиця 2

 

Назва	Маса Р, т	X,м	Z,м	PX, mм	PZ, mм
1. Питна вода Цистерна запасу питної води № 1, 99 – 108 шп Пр Б	30	-	79	13,27	398
2. Вода для миття Цистерна запасу води для миття № 2, 97 – 108 шп ЛБ	89	-77,8	13,21	-6924	1176
3. Важке паливо (γ = 0,98m/мі) Цистерна запасу № 1(диптанк) 14 – 22 шп, ДП	196	72,7	4,68	14249	917
Цистерна запасу № 2 60-70 шп, ЛБ	174	-50,0	10,27	-8700	1787
Цистерна запасу №3 60-70 шп, Пр Б	187	-50,0	10,42	9350	1949
Цистерна переливна №2 60-66шп, ЛБ (заповнена коло 75%)	29	-48,8	5,73	-1415	166
Цистерна переливна №3 60-66 шп, Пр Б (заповнена коло 75%)	29	-48,8	5,73	-1415	166
Цистерна відстійна №1 60-64шп, Пр Б	34	-47,7	7,92	-1622	269
Цистерна відстійна №2 60-64шп, Пр Б	34	-47,7	7,92	-1622	269
Цистерна витратна №1 60-64 шп, ЛБ	29	-47,7	7,92	-1383	230
Цистерна витратна №2 60-64 шп, ЖБ	28	-47,7	7,92	-1383	290
Цистерна витратна палива котлів 60-70 шп Пр Б	10	-52,5	13,24	-525	132
4. Важке паливо для ДГР (γ = 0,85m/мі), Цистерна запасу №1 60-70 шп, Пр Б	46	-49,6	7,6	-2282	350
Цистерна запасу №2, 60-70шп, ЛБ	46	-49,6	7,6	-2282	350
Цистерна витратна №1 62-70шп ЛБ	6,2	-50,9	13,13	-316	81
Цистерна витратна №2 62-70 шп, ЛБ	701	-50,9	13,13	-361	93
5. Мастила	56	-59,9	13,2	-3354	739
6. Вода для котлів	74	-77,8	13,36	-5757	10351
Всього	1104	-33,3	9,38	-36812	10351

 

Завантаження судна

 

Згідно з табл. 15 [1] об’єм вантажних і відстійних танків

Vзаг = 37650мі

Об’єм вантажу, який можна прийняти по вантажну марку.

Vвант = Рвант = 27860 = 34400мі < Vзаг

γ   0,81

Аналогічно табл. 6.4 (1) недоливаю вантаж в танки № 1 ПрБ і ЛБ. Не заповнюю відстійні танки. Всі інші танки заповнюю на 98%.

Складові маси судна  при осадці 11,35м в морській воді густиною 1,025т/м приведені в таблиці 3.

Складові маси судна

Таблиця 3

Назва	Маса Р,m	Координати ц.м.		Статичні моменти
		Х,м	Z,м	PX,mм	PZ, mм
1. Судно порожнем	11020	-13,40	10,59	-147700	116680
2. Екіпаж з багажем	5,1	-54,1	22,35	-276	114
3. Провізія і тара	5,3	-64,6	16,5	-342	87
4. Витратні матеріали	9,9	-37,7	16,08	-373	159
5. Суднові запаси (див.табл 2)	1104	-33,3	9,38	-36812	10351
6. Вода в купальному басейні	0			0	0
7. Вантаж	27860	10,3	9,66	287940	269150
Танк №1 ПрБ, 23-28шп.	895	61,3	7,18	54860	6426
Танк №1 ЛБ, 23-28 шп.	895	61,3	7,18	54860	6426
Танк №2 ПрБ, 28-33шп.	2085	46,6	9,90	97160	20640
Танк №2 ЛБ, 28-33 шп.	2085	46,6	9,90	97160	20640
Танк №3 ПрБ, 33-38 шп.	2200	30,9	9,79	67980	21540
Танк №3 ЛБ, 33-38шп.	2200	30,9	9,79	67980	21540
Танк №4 ПрБ, 38-43шп.	2200	15,0	9,79	33000	21540
Танк №4 ЛБ, 38-43  шп.	2200	15,0	9,79	33000	21540
Танк №5 ПрБ, 43-48шп.	2200	-0,9	9,79	-1980	21540
Танк №5 ЛБ, 43-48 шп.	2200	-0,9	9,79	-1980	21540
Танк №6 ПрБ, 48-52шп.	2200	-16,8	9,79	-36960	21540
Танк №6 ЛБ, 48-52 шп.	2200	-16,8	9,79	-36960	21540
Танк №7 ПрБ, 52-57шп.	2150	-32,6	9,93	-70090	21350
Танк №7 ЛБ, 52-57 шп.	2150	-32,6	9,93	-70090	21350
Танк відстійний ПрБ, 57-58шп.	0			0	0
Танк відстійний ЛБ, 57-58шп.	0			0	0
8. Прісна вода для промивки вантажної системи	600	-39,9	7,55	-23941	4529
Назва	Маса Р,m	Координати ц.м.		Статичні моменти
		Х,м	Z,м	PX,mм	PZ, mм
Цистерна №1, 55-58шп ПрБ	310	-39,9	7,77	-12370	2409
Цистерна №2, 55-58шп ЛБ	290	-39,9	7,31	-11571	2120
9. Рідкий баласт	0			0	0
Баластно-розподільчий канал, 22-58шп, ДП	0			0	0
Всього	40600	1,93	9,88	78496	401070

 

 

Критерій погоди

 

Кренувальний момент

Мγ = 0,001Рv * Аv Z = 0,001 * 1161 * 9638 = 11190кнм,

де Рγ = 1161Па – тиск вітру для суден необмеженого району плавання при відстані центра парусності Z = 5,9м від площини діючої ватерлінії згідно з табл. 2.1.2.2 [2];

Аv * Z = 9638мі - статичний момент площі парусності згідно табл.

Амплітуда хитавиці

θ= 109 КХ1Х2 * √r s = 109 * 1 * 1 * √0.65 * 0.035 = 16.4град

де К = 1 – для суден, які мають категорію льодових підкріплень ЛП4 і вище,

Х1 = 1 – множник згідно з табл. 2.1.3.1- 1 при В/d = 25,3/11,35 = 2,23

Х2 = 1 – множник згідно з табл.. 2.1.3.1-2 при коефіцієнті загальної повноти,

Св = V =      39610       = 0,820

LBd 168,18*25*3*11,35

r = 0,73 + 0,6 (Zg – d) * 1 = 0,73 + 0,6 (9,88 – 11,35) * 1 = 0,65

d                                          11,35       

- параметр,

S = 0,035 – безрозмірний множник згідно з табл. 2.1.3.1 – 3 [2]

при періоді хитавиці

Т = 2 с В = 2 * 0,352 * 25,3 = 27,2 с,

√h          √0,43

де С = 0,373 + 0,023 * В/ d – 0,043 * L/100 = 0,373 + 0,023 * 25,3/11,35 – 0,043 * 168,18/100 = 0,352

згідно з п. 2.1.3.5 [2] приймається амплітуда хитавиці

θІ = 16 град

Плече перекидного моменту згідно побудові на діаграмі динамічної остійності по методиці додатку 2 частини ІV остійність [2]

l = ВЕ =0,37м

Перекидний момент

Мс = Д * g * l = 40600 * 9,81 * 0,37 = 147370кнм

Критерій погоди

К = Мс = 147370 = 13,2 >> [k] = 1

Му 11190

 

Метацентрична висота

 

Згідно з п. 2.3.1 [2] значення виправленої початкової метацентричної висоти всіх суден при усіх варіантах навантаження повинно бути не менше 0,15м.

В нашому випадку виправлена поперечна метоцентрична висота (див. п. 5)

h = 0,43м > [h] = 0,15м

Критерій прискорення

 

Розрахункове значення прискорення (у частках g) згідно з п. 3. 12. 3 [2]

αрозр = 1,1 * 10ˉі * В * mІ θr = 1,1 * 10ˉі * 25,3 * 0,39І * 16 = 0,07

Тут В – ширина судна,

m = mo = 0.34 = 0.39 -

√ho   √0.75

- нормована частина власних коливань судна,

ho – поперечна метацентрична висота без урахування вільних поверхонь рідких вантажів,

mo – коефіцієнт згідно з табл. 3.12.3 [2]

при ho * В = 0,75 * 25,3 = 0,056

³√Δ*Zg і√39610 * 9,88

Критерій прискорення

К* = 0,3 = 0,3 = 4,3 > [k*] = 1

αрозр 0,07

Висновок

 

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

Поперечна метацентрична висота h = 0,43м > [ h ] = 0,15м

lmax = 0,88м > [ lmax ] = 0,20м

максимальне плече діаграми статичної остійності

Кут крену при максимальному плечі статичної остійності

θm = 46є > [ θm] ≥ 30є

Критерій погоди     К = 13,2 >> [ К ] = 1

Критерій прискорення     К* = 4,3 > [ К* ] =1

Згинаючий момент на тихій воді на міделі

Мо = 666900 < [Мо] = 882900кнм

Використана література

 

1. Информация об остойчивости 15966-901-775

2. Регістр судноплавства України.Правила класифікації та побудови морських суден -.К. -:,2002.

3. Сизов.Теория корабля. - Одесса

Перевірка остійності і міцності судна