Расчётно-графическая работа «Разработка грузового плана морского судна»

Министерство транспорта РФ Морской Государственный Университет Имени адмирала Кафедра УМТ Расчётно-графическая работа «Разработка грузового плана морского судна» Выполнил студент группы 07.32: Проверил преподаватель: Владивосток, 2005 год

Содержание

1. Исходные данные…………………………………………………………. 3

2. Раздел 1: транспортная характеристика грузов………………………..…4

3. Раздел 2: эксплуатационно-технические характеристики судна………. 7

4. Раздел 3: расчет грузоподъемности и грузовместимости судна

на заданный рейс…………………………….……………………………… 8

5. Раздел 4: распределение груза по грузовым помещениям………………10

6. Раздел 5: проверка правильности распределения грузов по отсекам….. 13

7. Раздел 6: проверка правильности составления грузового плана………...17

8. Раздел 7: построение схемы грузового плана…………………………….18

Исходные данные:

Вариант 31

Дальность плавания, R = 1500 миль

Грузовая марка, - Л

Дифферент, Df = - 0,3 м

Скорость, n = 16 узлов

Удельный расход топлива, qт = 20 т/сут

Удельный расход воды, qв = 3,5 т/сут

Обязательные грузы:

1.  Керосин, p1 = 3000 т

2.  Мазут, p2 = 3000 т

3.  Клёпка ящичная и бочковая, p3 = 3000 т

Факультативные грузы:

1.  Дель (сети снасти), mт = 2,58 м3/т

2.  Запчасти к а/м, mл = 0,8 м3/т

Раздел 1: Транспортная характеристика грузов

Наименование грузов	Вид упаковки	m, м3/т	Масса одного места, кг
Обязательные грузы:
1.Керосин	бочки металлические	1,81	166
2.Мазут	бочки	1,42	166
3. Клёпка ящичная и бочковая	связки	1,4	16
Факультативные грузы:
1.Дель	ящики	2,58	81
2.Запчасти к а/м	ящики	0,8	31

Керосины подразделяются на тракторный, тракторный высокооктановый и осветительный. Температура вспышки плюс 28—45° С, Не допускается попадание в осветительный керосин этилированных бензинов. Пиронафт, или тяжелый керосин, имеет температуру вспышки не ниже 90° С.

Моторные топлива (для тихоходных дизелей) состоят из мазутов прямой перегонки нефти или крекинга и имеют высокую вязкость и температуру застывания. При низких температурах их необходимо, подогревать. При транспортировке их нужно оберегать от загрязнения. Котельное топливо представляет собой тяжелые остатки нефти после прямой перегонки или крекинга, а также продукты термической обработки каменных углей и горючих сланцев. Отличается высо­кой вязкостью.

Основные свойства нефтепродуктов:

Температура плавления и температура застывания (затвердения, кристаллизации) определяют температуру, при которой возможна перекачка жидких грузов. Вязкие продукты с высокой температур рой плавления приходится подогревать до температуры 60—70° выше, на что затрачивается тепловая энергия судна или базы и требуется установка специальных подогревателей. Топлива можно подогревать до температуры, на 10° меньше температуры вспышки груза.

Испаряемость жидких грузов приводит к большим потерям дорогостоящих продуктов.

Вредность нефтепродуктов определяется процентным содержанием паров груза, при котором пребывание человека в газовой смеси опасно для жизни.

Пары нефтепродуктов поражают центральную нервную систему человека, признаками отравления являются нервные припадки, судо­роги, общее возбужденное состояние, после чего наступает вялость, головная боль и потеря сознания. Нефтепродукты, содержащие антидетонационные присадки (тетраэтилсвинец и др.), ядовиты, что тре­бует строгого соблюдения мер техники безопасности.

Коррозионные свойства наливных грузов проявляются в том, что в процессе эксплуатации обшивка танкеров быстро разрушается и ее приходится заменять гораздо чаще, чем у сухогрузных судов. Интен­сивность коррозии увеличивается с ростом влажности газового прост­ранства. Интенсивность коррозии при φ= 80% в 10 раз больше, чем при φ = 60%.

Содержание воды в наливных грузах нормируется стандартами и техническими условиями на груз. Примесь воды в ряде случаев сни­жает качество нефтепродукта, разлагает присадки к нефтепродук­там, вызывает усиленную коррозию корпуса судна и перекаченного оборудования, может вызвать аварию при использовании нефтетоплива в двигателях.

В зависимости от температуры вспышки нефтепродукты, перевози­мые наливом, делят на разряды. К первому разряду относят неф­тепродукты с температурой вспышки ниже плюс 28° С (бензин, сырая нефть, топлив ТС-1), ко второму разряду— с температурой вспышки '"плюс 28— 61° С (керосин, топливо Т-1, дизельные топлива, уайт-спи­рит), к третьему разряду — с температурой вспышки более плюс 61° С (мазуты, котельное топливо, соляровое масло, масла).

Керосин и мазут в моём варианте перевозят в металлических бочках.

Клепку бочарную изготовляют из различных пород дерева в виде плоских либо вогнутых дощечек длиной 430—1150 мм, шириной 50— 140, толщиной 17;—36 мм. Перевозят ее в связках или россыпью.

Ящич­ные комплекты в связках представляют собой набор дощечек различных размеров, в зависимости от типа ящика. Ящичные комплекты и клёпка - груз, который требует осторожного обращения, хорошей укладки во избежание поломки. Необходимо предотвращать загряз­нение, подмочку груза, не размещать его вместе с ядовитыми, едкими и остро пахнущими грузами.

Дель – сети и снасти. Перевозятся в ящиках.

Ящики могут быть фанерными, дощатыми картонными и металлическими. Способы укладки грузов в ящиках зависят от габаритных размеров ящика. При загрузке трюма, тщательно укладывается 1-й ярус, который должен создавать ровную поверхнось. Ящики не должны выступать за габарит яруса по высоте. Иначе они будут раздавлены верхними слоями. Если на крупные ящики или другой генеральный груз необходимо погрузить мелкие ящики, то создаётся деревянный настил для укладки мелких ящиков. При необходимости ящики нужно крепить жесткой сепарацией.

Запчасти к автомобилям – перевозятся в ящиках. Размеры ящиков не могут быть стандартизированы, т. к. их размеры зависят от размеров перевозимых в низ запчастей

Для того чтобы внутри ящика не произошло конденсации влаги, которая м ожет возникнуть при из­менении температуры, в боковых стенках ящиков делают отверстия диаметром около 50 мм, закрытые с внутренней стороны ящика ме­таллическими решетками от про­никновения грызунов и попада­ния посторонних предметов. В этом случае влажность воздуха внутри ящика зависит от влажно­сти наружного воздуха. В другом случае всю внутреннюю поверхность ящика выстилают влагонепрницаемым материалом (например, руберойдом), и содержимое таким образом изолированно от внешней влаги. Для предотвращения конденсации внутренней влаги в ящик укладывают химический влагопоглатитель. На ящики наносят предупредительную маркировку, а также обязательно указывают массу места, положение центра тяжести, верх, места застропки груза и другие виды маркировки.

Раздел 2: Эксплуатационно-технические характеристики судна

Показатели	Обозначения	Значения
1. Главные размерения:
1.1Длина, м	L	150,85
1.2Ширина, м	B	20,60
1.3Высота борта, м	H	12,0
2.Объемно массовые показатели:
2.1Массовое водоизмещение порожнем; т	Dс	5380
2.2Водоизмещение по грузовую марку; т	D	19000
2.3Дедвейт судна; т	Dw	13300
2.4Киповая грузовместимость судна; м	W	17900
3.Посадка судна:
3.1Осадка по грузовую марку; м	d	9,4
3.2Дефферент; м	Df	-0,3
4.Нормы расхода:
4.1Топлива; т/сут	qт	20
4.2Воды; т/сут	qв	3,5
5.Дальность плавания; мили	R	1500
6.Скорость; узлы	n	16

Раздел 3: Расчет грузоподъемности и грузовместимости судна на рейс.

3.1 Определить количесво запасов топлива и воды:

åPзап = (qт * Ктшт + qв * Квшт) * ; т, где:

qт – удельный расход топлива

qв – удельный расход воды

Ктшт – коэффициент штормового запаса для топлива, Ктшт = 1,2

Квшт – коэффициент штормового запаса для воды, Квшт = 1,1

R – дальность плавания

n - скорость судна

åPзап = (20 • 1,2 + 3,5 • 1,1) • =108,79 т

3.2 Определить объём, занимаемый обязательными грузами на судне:

Wоб = P1 • m1 + P2 • m2 + P3 • m3; м3, где

P1, P2, P3 – масса обязательных грузов

m1, m2, m3 – удельные погрузочные объёмы обязательных грузов

Wоб =3000 • 1,81 + 3000 • 1,42 + 3000 • 1,4 = 13890 м3

3.3 Определим объём, занимаемый факультативными грузами:

Wфак = W - Wоб ; м3

Wфак = 17900 - 13890 = 4010 м3

3.4 Определить общее количество факультативных грузов:

Масса факультативного груза: Pфак = Dw - (P1 + P2 + P3) - åPзап; т

Pфак = 13300-(3000+3000+3000)-108,79=4191,21т

3.5 Определить количество тяжёлого груза на судне и его объём:

Масса тяжёлого груза: Pт = т; т

Pт = =3822,09 т

Объём занятый тяжёлым грузом: Wт = Pт • mт; м3

Wт = 3822,09 • 0,8 = 3057,67м3

3.6 Определить массу легкого груза и его объём:

Вес лёгкого груза: Pл = Pфак - Pт; т

Pл = 4191,21 – 3822,09 =369,12 т

Объём занятый лёгким грузом: Wт = Pл*mл; м3

Wл = 369,12 • 2,58 = 952,33м3

Делаем проверку:

W = Wоб + Wфак = 17900

W = 13890 + 3057,67 + 952,33 = 17900

P1 + P2 + P3 + Pт + Pл + åPзап = Dw

3000 + 3000 + 3000 + 3822,09 + 369,12 + 108,79=13300

Dч = Dw - åPзап; т

Dч = 13300 – 108,79 = 13191,21; т

Раздел 4: распределение груза по грузовым помещениям

4.1 Определение грузоподъёмности помещений

Qj • ( P1 + P2 + P3+ Pфак); т

Кj – коэффициент соизмеримости грузовых помещений

Кj = Wj/W

Wj – объём j-го грузового помещения

Наименование помещений	Wj; м3	Кj	Qj; т
Трюм 1	937	0,052	685,94
Нижний твиндек 1	985	0,055	725,52
Верхний твиндек 1	738	0,041	540,84
Трюм 2	2417	0,135	1780,81
Твиндек 2	1717	0,096	1266,36
Трюм 3	2783	0,155	2044,64
Твиндек 3	1651	0,092	1213,59
Трюм 4	2752	0,154	2031,45
Твиндек 4	1640	0,092	1213,59
Трюм 5	417	0,023	303,4
Нижний твиндек 5	767	0,043	567,22
Верхний твиндек 5	1096	0,061	804,66
Итого:	17900	0,999	13178,02

4.2 Комплектация грузов осуществляется тремя способами:

1. С помощью известных математических формул:

Dч =Pт+ Pл ; W = Pт • mт+ Pл • mл

Для комплектации грузов выбирается одно грузовое помещение с грузоподъемностью Qj; т; и грузовместимостью Wj; м3. Из всех пяти грузов выбираются два груза, при условии, что первый груз будет лёгкий, а второй тяжёлый. Решается два уравнения:

Xт1+ Xл2= Qj; т (1); Xт1*m1т + Xл2*mл2 = Wj; м3 (2)

Xт1- доля выбранного тяжёлого груза, которую планируется погрузить в выбранное помещение; m1т - его удельный погрузочный объём.

Xл2- доля выбранного лёгкого груза, которую планируется погрузить в выбранное помещение; m2л - его удельный погрузочный объём.

Решаются два равенства:

Xт1= Qj • mл2- Wj/m2л-m1т; Xл2= Qj - Xт1;

Далее определяется объём, который займут доли грузов в выбранном помещении:

Wт1= Xт1 • m1т; Wл2= Xл2 • m2л;

Проводится проверка правильности комплектации:

Xт1+ Xл2= Qj (3) ; Wт1+ Wл2= Wj (4);

Если равенства (3) и (4) верны, то выбранное помещение полностью загружено грузом. Если равенства (3) и (4) не верны, то помещение не загружено, и необходимо выбрать два других груза для загрузки данного помещения. Если помещение загружено, необходимо определить остатки грузов.

Таблица комплектации

Помещения	P1 W1	P2 W2	P3 W3	Pт Wт	Pл Wл	Qj; т	Wj; м3
Трюм 1	384,4 695,764			301,54 241,232		685,94	936,996
Нижний твиндек 1		652,55 926,621		72,96 58,368		725,51	984,989
Верхний твиндек 1			508,88 712,432	31,96 25,568		540,84	738
Трюм 2	982,5 1778,361			798,28 638,624		1780,8	2416,98
Твиндек 2		1135,34 1612,183		131,02 104,816		1266,36	1716,999
Трюм 3			1912,14 2676,99	132,5 106		2044,64	2782,996
Твиндек 3	673,39 1218,84			540,2 432,16		1213,59	1650,996
Трюм 4	959,71 1737,07		101,78 142,49	915,77 732,62	54,19 139,81	2031,45	2751,993
Твиндек 4		1079,23 1532,5		134,35 107,48		1213,58	1639,99
Трюм 5				205,49 164,39	97,91 252,61	303,4	416,99
Нижний твиндек 5				391,25 313	175,96 453,98	567,21	766,98
Верхний твиндек 5		133,43 189,47	477,2 668,08	147,26 117,808	46,75 120,615	804,64	1095,97
åPi+ Pфак	3000	3000	3000	3822,58	369,12	13172,02	17899,9
åWi=17900	5430	4260	4200	3057,67	952,33	17900	17900

4.3 Определение количества груза с помощью универсального графика комплектации

Раздел 5: проверка правильности распределения грузов по отсекам

5.1 Распределение запасов топлива и воды по танкам

Pтоп= qт • Ктшт • ; т

Pтоп= 20 • 1,2 • = 93,75 т

Pв= åPзап - Pтоп; т

Pв=3,5 • 1,1 • = 15,04 т

Топливо: Расходный =43,6 т Вода: №8 ПБ =29,0 т

ЛБ = 10,9т

ПБ = 9,7т

5.2 Проверка посадки и остойчивости

Для проверки посадки остойчивости необходимо рассчитать моменты и массовое водоизмещение судна для варианта комплектации грузов по помещению.

Помещения	P, т	Координаты	Моменты
x, м	z, м	Мх, т м	Мz, т м
Трюм 1	685,94	50,12	4,46	34379,31	3059,29
Нижний твиндек 1	725,51	48,98	10,14	35535,48	7358,67
Верхний твиндек 1	540,84	49,53	14,48	26787,81	7831,36
Трюм 2	1780,8	31	2,88	55204,8	5128,7
Твиндек 2	1266,36	30,29	10,26	38358,04	12992,85
Трюм 3	2044,64	5	3,16	10223,2	6461,06
Твиндек 3	1213,59	5	9,55	6067,95	11589,78
Трюм 4	2031,45	-16	2,77	-32503,2	5627,12
Твиндек 4	1213,58	-16	9,74	-19417,28	11820,27
Трюм 5	303,4	-56	5,17	-1699,4	1568,58
Нижний твиндек 5	567,21	-59	9,11	-33465,39	5167,28
Верхний твиндек 5	804,64	-57,95	13,27	-46628,89	10677,57
Запасы топлива:
Расходный	43,6	-45,3	7,03	-1975	306
ЛБ	10,9	-45,9	7,14	-500	78
ПБ	9,7	-45,9	7,00	-445	68
Запасы воды:
№8 ПБ	29,0	-40,5	0,91	-1175	26
Всего:	13271,06	-162,63	117,07	53456,43	89758,53

1.  Определяем массовое водоизмещение судна по формуле:

D=Dо+åР, т; Dо=5380 т

D= 5380+13271,06=18651,06 т

2.  Определяем момент массового водоизмещения относительно мидель шпангоута по формуле:

å1Мх=å Мх+Dо • хо; тм

хо - абсцисса центра тяжести порожнего судна хо= -10,98 м

å1Мх=53456,43 + 5380 • (-10,98) =-5615,97 т • м

5.3 Проверка посадки и остойчивости судна для заданного варианта загрузки:

å1Мх-[Mх]=0, (1); -5615,97-5880=-11495,97

åМz-[Mz]=<0, (2); 89758,53-110500=-20741,77

[Mх]-допускаемое значение моментов: [Mх]=½Df½ • M

[Mх] = 0,3 • 19600=5880

M-удельный дифферентующий момент (таблица №2)

Если равенство (1) не выполняется, необходимо найти расчётный Df исходя из условия: å1Мх=[Mх] (3) или å1Мх=½Df½расч • M

½Df½расч=å1Мх/M<=½Df½ (4)

½Df½расч=-5615,97/19600=-0,286<=-0,3

Если условие (4) не выполняется, то необходимо в свободные танки принять воду в таком количестве, чтобы выполнилось условие (1) или (4). Если воды не хватает, то можно взять топливо для выполнения условия (1) или (4).

[Mz]- находим из таблицы №3 по соответствующей осадке, по минимальной или максимальной остойчивости для выполнения условия (2).

5.4 Проверка прочности палуб

Прочность палуб проверяется по критерию местной прочности, которая рассчитывается по формуле: Кмп= Pфак/Pдоп<=1,0

Pфак – фактическая нагрузка на 1 м2 площади палубы

Фактическая нагрузка для каждой палубы рассчитывается по формуле:

Pфакj=Qj/Sj; т/ м2

Qj – грузоподъёмность помещения

Sj – площадь палубы помещения, определяется по формуле: Sj= Wj/Нj; м2

Wj – объём помещения

Нj – высота помещения

Pдоп – допустимая нагрузка на 1 м2 площади палубы.

Расчёт выполняем в табличной форме.

Помещения	Wj; м3	Qj; т	Нj; м	Sj; м2	Pфак; т/м2	Pдоп; т/м2	Кмп
Трюм 1	937	661,92	6	156,16	4,24	4,5	0,94
Нижний твиндек 1	985	794,31	5	197	4,03	4	1
Верхний твиндек 1	738	529,54	3	246	2,15	3	0,7
Трюм 2	2417	1853,38	7	345,28	5,37	5	1,07
Твиндек 2	1717	1323,85	5	343,4	3,86	3,5	1,1
Трюм 3	2783	2118,15	7	397,57	5,33	5	1,06
Твиндек 3	1651	1191,46	4,5	366,88	3,25	3,5	0,92
Трюм 4	2752	1985,77	7	393,14	5,05	5	1
Твиндек 4	1640	1191,46	4,5	364,44	3,27	3,5	0,93
Трюм 5	417	261,77	4	104,25	2,54	4,5	0,56
Нижний твиндек 5	767	529,54	3,5	219,14	2,42	3,5	0,69
Верхний твиндек 5	1096	794,31	4	274	2,9	3	0,96

5.5 Проверка общей прочности корпуса судна.

Контроль общей прочности производится по изгибающему моменту на миделе на тихой воде. Проверка производится следующим образом:

1. Определяем расчетный дедвейт судна: Dw= Dч +åPзап

Dw= 13286,81

2. Определяем расчетный деферент судна: Dfрасч=-0,286

3. Рассчитываем сумму положительных моментов части Dw, расположенных в носовой части судна: åMнх=åMх+åMтопх+åMводх

åMнх=206556,6

Строим диаграмму проверки прочности корпуса судна

Раздел 6: Проверка правильности составления грузового плана

6.1 Расчёт метацентрической высоты.

Метацентрическая высота на начало рейса определяется по формуле:

h=zm-(D0*z0+åMz/D0+åP); м

D0 – водоизмещение судна порожнем (D0=5380 т)

z0 – аппликата центра тяжести порожнего судна (z0=8,78 м)

zm - высота метацентра над основной плоскостью

h=8,64-(5380 • 8,78 + 89758,53)/(5380+13271,06)=1,3 м

6.2 Построение диаграммы статической остойчивости для полученного варианта загрузки судна.

qо	10	20	30	40	50	60	70	80	90
Lст	0,3	0,5	0,7	0,9	1,1	1,1	1,0	0,9	0,7