Учебное пособие: Теория и практика управления судном

Содержание

Пояснительная записка

Образец титульного листа

Контрольная работа №1

Расчет пройденного расстояния и времени при пассивном и активном торможении

Расчет безопасной якорной стоянки

Учет инерции судна при швартовных операциях и определение положения мгновенного центра вращения неподвижного судна

Расчет увеличения осадки судна от крена, изменения плотности воды, проседания на мелководье и расчет безопасной ширины фарватера

Контрольная работа №2

Определение положения судна относительно резонансных зон, длины волны и построение резонансных зон

Буксировка судов

1 Расчет однородной буксирной линии

2 Расчет неоднородной симметричной буксирной линии

3 Расчет неоднородной несимметричной буксирной линии

4 Определение высоты волн для безопасной буксировки

5 Определение весовой игры буксирной линии

Снятие

1 Снятие судов с мели стягиванием

2 Снятие судов с мели способом отгрузки

3 Снятие судна с мели при наличии крена, когда внешняя

кромка банки лежит позади миделя

4 Снятие судна с мели дифферентованием в случае, когда лишь носовая часть киля лежит на грунте, а под остальной частью

киля имеется достаточный запас глубины

5 Снятие судна с мели с помощью выгрузки после предварительного перемещения груза с носа в корму, когда лишь носовая часть киля лежит на грунте, а под остальной частью киля имеется достаточный запас глубин

6 Снятие судна с мели дифферентованием, если часть груза снята, и когда лишь носовая часть киля лежит на грунте, а под остальной частью киля имеется достаточный запас глубин

7 Снятие судна с мели при отсутствии запаса глубины под килем с учетом работы машины на задний ход

8 Определение начальной скорости буксировщика при снятии с мели способом рывка

Пояснительная записка к выполнению контрольных работ

Студенты 5-го и 6-го курса заочной формы обучения по дисциплине «Теория и практика управления судном» согласно учебному плану должны выполнить 2 контрольные работы: №1 — на 5-м курсе и №2 — на 6-м .

Номер первой задачи выбирается по последней цифре шифра, а все последующие номера задач определяются путем прибавления к номеру первой задачи числа 10. Например: номер первой задачи 8, второй – 18, третьей — 28 и т.д.

Для всех видов задач приведены примеры их решения.

При выборе примера для решения задач, связанных с пассивным и активным торможением, следует обратить внимание на конструкцию винта (ВФШ, ВРШ) и на начальную скорость торможения.

При вычислениях записи делаются по форме: формула — числовое значение величин (без промежуточных вычислений) — результат.

При графическом решении задач на диаграммах и номограммах, последние должны быть приложены к контрольной работе.

На чистом поле листов диаграмм и номограмм надлежит указать фамилию студента и номер задачи.

Листы контрольной работы должны быть пронумерованы и подшиты.

Образец титульного листа прилагается.

Контрольная работа должна быть зарегистрирована на кафедре и передана для проверки преподавателю до начала экзаменационной сессии.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТУ

імені гетьмана Петра Конашевича-Сагайдачного

Зразок

Контрольна робота № 1

з дисципліни:

“Теорія і практика управління судном”

Студента 5 курсу

заочної форми навчання

факультету судноводіння

Разгуліна В.В.

шифр 057040

Київ-2007

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1

Тема: “Расчет пройденного расстояния и времени при пассивном и активном торможении судна”

Примеры решения

Пример 1

Определить время падения скорости до V = 0,2 · Vo судна с ВФШ и ДВС после команды СТОП и пройденное за это время расстояние (время свободного торможения и выбег судна).

Масса судна m = 10000т, скорость полного хода Vo = 7,5 м/с, сопротивление воды при скорости Vo Ro = 350 кН, начальная скорость Vн = 7,2 м/с.

Решение.

Масса судна с учетом присоединенных масс воды

m1 = 1,1 m = 1,1 10000 = 11000 т

Инерционная характеристика судна

Sо =

Продолжительность первого периода (до остановки винта)

t1 = 2,25

Скорость в конце первого периода V1 = 0,6Vo, когда останавливается винт

V1 = 0,6 Vo = 0,6 7,5 = 4,5 м/с

Расстояние, пройденное в первом периоде, принимая =0,2

S1 = 0,5 So ℓn = 0,5·1768·ℓn

6. Во время второго периода (от скорости V1 = 4,5 м/с до скорости

V = 0,2 Vо = 0,2 · 7,5 = 1,5 м/с)

где =0,5 — коэффициент сопротивления для ВФШ

7. Расстояние, пройденное во втором периоде

8. Время свободного торможения

tв = t1 + t2 = 115 + 524 = 639 ≈ 640 с

9. Выбег судна

Sв = S1 + S2 = 614 + 1295 = 1909 ≈ 1910 м.

— в радианах

Пример 2

Определить время падения скорости до V = 0,2 Vо судна с ВФШ и ДВС после команды СТОП и пройденное за это время расстояние (время свободного торможения и выбег судна), если свободное торможение осуществляется на скорости Vн ≤ 0,6 Vo

m = 10000 т, Vo = 7,5 м/с, Ro = 350 кН, Vн = 4,0 м/с

Решение

1. m1 = 1,1 m = 1,1 10000 = 11000 т

2. Sо =

3. Определим скорость в конце первого периода, когда останавливается винт

V1 = 0,6 Vo = 0,6 7,5 = 4,5 м/с

4. Т.к. Vн < V1, то винт останавливается мгновенно.

5. V = 0,2 · Vo = 0,2 · 7,5 = 1,5 м/с

Время падения скорости от Vн = 4,0 м/с до V = 1,5 м/с

где εвт = 0,5 – коэффициент сопротивления для ВФШ

Vн = V1

7.Расстояние, пройденное при падении скорости от Vн = 4,0 м/с до V = 1,5 м/с

Пример 3

Определить время падения скорости до V = 0,2 · Vо для судна с ВРШ и ГТЗА после команды СТОП и пройденное за это время расстояние (время свободного торможения и выбег судна).

m = 10000 т, Vo = 7,5 м/с, Ro = 350 кН, Vн = 7,2 м/с

Решение.

m1 = 1,1 m = 1,1 10000 = 11000 т

Sо =

V = 0,2 Vo = 0,2 7,5 = 1,5 м/с

Время падения скорости до V = 1,5 м/с

где V1 = Vн = 7,2 м/с ,

εвт ≈ 0,7 – коэффициент сопротивления для ВРШ

Пример 4

Определить время активного торможения и тормозной путь (нормальное реверсирование) судна с ВФШ и ДВС, если максимальный упор заднего хода Рз.х. = 320 кН.

m = 10000 т, Vo = 7,5 м/с, Ro = 350 кН, Vн = 7,2 м/с

Решение

Масса судна с учетом присоединенных масс

m1 = 1,1 m = 1,1 10000 = 11000 т

Инерционная характеристика судна

Sо =

Продолжительность первого периода (до остановки винта)

t1 = 2,25

4. Скорость в конце первого периода V1 = 0,6 Vo , когда останавливается винт

V1 = 0,6 Vo = 0,6 7,5 = 4,5 м/с

5. Расстояние, пройденное в первом периоде

S1 = 0,5 So ℓn ,

где Ре – тормозящая сила винта, работающего в режиме гидротурбины и составляющая примерно 0,2 Ro, т.е. = 0,2

S1 = 0,5 1768 ℓn

Продолжительность второго периода

t2 = , где V1 = 4,5 м/с

Ре = 0,8 Рз.х. = 0,8 320 = 256 кН

t2 =

7. Расстояние, пройденное во втором периоде

S2 = 0,5 So ℓn т.к. к концу второго периода V = 0, то

S2 = 0,5 So ℓn = 0,5 1768 ℓn

8. Время активного торможения

tι = t1 – t2 = 115 + 168 = 283 с

9. Тормозной путь

Sι = S1 + S2 = 614 + 354 = 968 ≈ 970 м.

Пример 5

Определить время активного торможения и тормозной путь (нормальное реверсирование) судна с ВФШ и ДВС после команды ЗПХ, если упор заднего хода Рз.х. = 320 кН и торможение осуществляется со скорости Vн ≤ 0,6 Vo.

Масса судна m=10000т, скорость полного хода Vo=7,5 м/с, сопротивление воды на скорости Vo Ro=350 кН, начальная скорость Vн=4,0 м/с.

Решение

Масса судна с учетом присоединенных масс

m1 = 1,1 m = 1,1 10000 = 11000 т

Инерционная характеристика судна

Sо =

Скорость в конце первого периода, когда останавливается винт

V1 = 0,6 Vo = 0,6 7,5 = 4,5 м/с

В случае, если Vн ≤ V1 = 0,6 Vo (Vн = 4,0 м/с, V1 = 4,5 м/с), винт останавливается мгновенно и t1 = 0; S1 = 0.

Тормозящая сила винта

Ре = 0,8 Рз.х. = 0,8 320 = 256 кН

Время активного торможения

t = ,

где V1 = Vн = 4,0 м/с

t = = 154 с

Тормозной путь

S = 0,5 So ℓn ,

где V1 = Vн = 4 м/с

S = 0,5 1768 ℓn

Пример 6

Определить время активного торможения и тормозной путь судна с ВРШ и ГТЗА, если максимальный упор заднего хода Рз.х. = 320 кН.

m = 10000 т, Vo = 7,5 м/с, Ro = 350 кН, Vн = 7,2 м/с

Решение

Масса судна с учетом присоединенных масс

m1 = 1,1 m = 1,1 10000 = 11000 т

Инерционная характеристика судна

Sо =

Продолжительность активного торможения

,

т.к. к концу периода торможения V = 0, то

, где для ВРШ Ре = Рз.х. = 320 кН

Т.к. к концу периода торможения V = 0, то тормозной путь судна

S = 0,5 So ℓn , где V1 = Vн = 7,2 м/с

S = 0,5 1768 ℓn

Задачи

Определить время падения скорости до V = 0,2 Vо после команды СТОП и пройденное за это время расстояние (время свободного торможения и выбег судна)

№ задачи	m , м	Vo , м/с	Ro , кН	Двигатель	Vн , м/с
1	8545	8,8	490	ДВС, ВРШ	8,8
2	10210	8,7	420	ДВС, ВРШ	8,7
3	11130	7,5	330	ДВС, ВФШ	7,5
4	182000	7,7	1990	ГТЗА, ВРШ	7,7
5	2725	6,1	140	ДВС, ВФШ	6,1
6	29170	9,5	1050	ДВС, ВФШ	7,0
7	11130	7,5	330	ДВС, ВФШ	3,4
8	20165	7,2	460	ДВС, ВФШ	3,0
9	61600	8,2	1080	ГТЗА, ВРШ	3,3
10	2725	6,1	140	ДВС, ВФШ	3,0

Определить время активного торможения и тормозной путь после команды ЗПХ

№ задачи	m , м	Vo , м/с	Ro , кН	Rз.х. , кН	Двигатель	Vн , м/с
11	11130	7,5	330	340	ДВС, ВФШ	7,5
12	29170	9,5	1050	1200	ДВС, ВФШ	9,5
13	182000	7,7	1990	1900	ГТЗА, ВРШ	7,7
14	10210	8,7	420	450	ДВС, ВФШ	6,5
15	20165	7,2	460	500	ДВС, ВРШ	5,0
16	87965	7,5	1120	1030	ГТЗА, ВРШ	5,8
17	20165	7,2	460	480	ДВС, ВРШ	3,0
18	61600	8,2	1080	350	ГТЗА, ВРШ	3,3
19	2725	6,1	140	120	ДВС, ВФШ	3,0
20	8545	8,8	490	470	ДВС, ВРШ	4,0

Рекомендованная литература:

Сборник задач по управлению судами; Учебное пособие для морских высших учебных заведений / Н.А. Кубачев, С.С. Кургузов, М.М. Данилюк, В.П. Махин. – М. Транспорт, 1984, стр. 37 — 43.

Управление судном и его техническая эксплуатация; Учебник для учащихся судоводительских специальностей высших инженерных морских училищ. Под редакцией А.И. Щетининой. 3-е издание. – М. Транспорт, 1983, стр. 191 – 196.

Управление судном и его техническая эксплуатация. Под редакцией А.И. Щетининой 2-е издание. – М. Транспорт, 1975, стр. 305 – 311.

С.И. Демин. Торможение судна. – М. Транспорт, 1975, стр. 5 – 18.

Управление судном. Под общей редакцией В.И. Снопкова. – М. Транспорт, 1975, стр. 5 – 12, 25-37.

Тема: “Расчет безопасной якорной стоянки”

Пример

Танкер водоизмещением ∆ = 84500 тонн, длина L = 228 м, средняя осадка dср = 13,6 м, высота борта Нб = 17,4 м, масса якоря G = 11000 кг, калибр якорной цепи dц = 82 мм, глубина места постановки на якорь Нгл = 30 м, грунт – ил, наибольшая скорость течения Vт = 4 уз., угол между направлением течения и ДП θт = 20є, усиление ветра по прогнозу до u = 10-12м/с, угол между ДП и направлением ветра qu = 30є. По судовым документам площадь проекции надводной части корпуса судна на мидель

Аu = 570 м2, то же на ДП Вu = 1568 м2.

Определить:

длину якорной цепи необходимую для удержания судна на якоре;

радиус окружности, которую будет описывать корма судна;

силу наибольшего натяжения якорной цепи у клюза.

Решение

1.Вес погонного метра якорной цепи в воздухе

qо = 0,021 dц2 = 0,021 822 = 141,2 кг/м

2.Вес погонного метра якорной цепи в воде

qw = 0,87 qо = 0,87 141,2 = 122,84 кг/м

3. Высота якорного клюза над грунтом

Нкл = Нгл + (Нб — dср) = 30 + (17,4 – 13,6) = 33,8 м

4. Удельная держащая сила якоря дана в условии задачи: К =1,3

5. Необходимая длина якорной цепи из расчета полного использования держащей силы якоря и отрезка цепи, лежащего на грунте

, где:

а – длина части якорной цепи, лежащей на грунте; принимаем, а = 50 м;

ƒ — коэффициент трения цепи о грунт дан в условии задачи: ƒ=0,15

6. Определим силу ветра, действующую на надводную часть судна

RA = 0, 61 Сха uІ (Аu cos qu + Bu sin qu), где

Сха – аэродинамический коэффициент задачи дан в условии Сха=1,46

quє	Сха
	сухогр. судно	пассаж. судно	танкер, балкер
0	0,75	0,78	0,69
30	1,65	1,66	1,46
60	1,35	1,54	1,19
90	1,20	1,33	1,21

RA = 0,61 1,46 122 (570 cos 30є + 1568 sin 30є) =163,850 кН = 16,7 m

7.Определим силу действия течения на подводную часть судна

Rт = 58, 8 Вт Vт2 sin θт, где:

Вт – проекция подводной части корпуса на ДП судна,

Вт ≈ 0,9 L dcp = 0,9 · 228 · 13,6 = 2790,7 ≈ 2791 м2

Vт – скорость течения в м/с

Vт = 4 уз. ≈ 2 м/с

Rт = 58,8 2791 22 sin 20є = 224,517 кН = 22,9 m

8.Определим силу рыскания судна при усилении ветра

Rин = 0,87 G = 0,87 11000 = 9,57 m = 93,882 кН

9.Сумма действующих на судно внешних сил

∑ R = RА + Rт + Rин = 163,850 + 224,517 + 93,882 = 482,249 кН = 49,2 m

10.Определим минимальную длину якорной цепи, необходимую для удержания судна на якоре, при условии Fг = Fх = ∑ R (н) = 10 · G · К и коэффициенте динамичности Кд = 1,4

, где:

К = 1,3 – удельная держащая сила грунта,

qw = 122,84 кг/м – вес погонного метра якорной цепи в воде

С целью обеспечения безопасности якорной стоянки надлежит вытравить

9 смычек = 225 м якорной цепи.

11. Определим горизонтальное расстояние от клюза до точки начала подъема якорной цепи с грунта

x=

= 214,21 м ≈ 214 м.

Следовательно, длина цепи, лежащая на грунте составляет

а = 225 – 214=11м

12. Радиус окружности, которую будет описывать корма танкера

Rя = а + х + L = 11 + 214 + 228 = 453 м

13. Определим силу наибольшего натяжения якорной цепи у клюза

F2 = 9,81 qw

Задачи

Определить:

длину якорной цепи, необходимую для удержания судна на якоре;

радиус окружности, которую будет описывать корма судна;

силу наибольшего натяжения якорной цепи у клюза.

Исходные данные	Номера задач
	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
Тип судна	Сухо-груз	Пассаж	Танкер	Сухогруз	Танкер	Балкер	Пассаж.	Балкер	Сухо груз	Танкер
Водоизмещение ∆, m	21000	10565	35930	20286	30000	33090	18300	55600	26200	18900
Длина L, м	150	134	179	155	186	183	195	218	171	152
Ср. осадка dср , м	9,5	6,2	10,4	9,2	9,8	7,6	8,3	12,4	10,1	8,2
Высота борта Нб , м	11,7	16,3	13,6	13,4	12,6	12,1	18,9	17,0	13,1	10,4
Площади проекций Аu, м2 надв. части корпуса Вu , м2	195	410	382	341	360	390	532	405	320	240
	790	2480	1320	1280	1210	1290	3530	1470	840	960
Грунт	песок	галька	ил	галька	песок	ил	песок	галька	ил	песок
Масса якоря G, кг	5100	3650	7000	5000	5850	6800	6500	8600	5800	4800
Уд. держ. сила якоря К	2,6	3,5	2,1	3,3	2,6	2,1	2,5	3,2	2,2	2,6
Калибр цепи dц ,мм	57	53	72	57	68	72	72	78	68	57
Коэф. трения цепи ƒ	0,35	0,38	0,12	0,38	0,35	0,12	0,35	0,38	0,12	0,35
Глубина Нгл , м	25	30	35	45	40	40	35	30	25	20
Ветер qu, град u, м/с	30 10	60 10	45 14	60 8	30 12	30 14	45 10	60 10	30 8	45 10
Течение θт , град Vт, уз.	60 1	30 2	45 2	30 2	20 3	40 2	45 1	50 1	45 1	30 2
Аэродинамический коэффициент Сха	1,65	1,54	1,32	1,35	1,46	1,46	1,60	1,19	1,65	1,32

Рекомендованная литература:

Управление судном и его техническая эксплуатация. Учебник для учащихся судоводительских специальностей высших инженерных, морских училищ. Под редакцией А.И. Щетининой. 3-е издание.- Транспорт, 1983, стр.241-249.

Управление судном и его техническая эксплуатация. Учебник для учащихся судоводительских специальностей высших инженерных, морских училищ. Под редакцией А.И. Щетининой. 2-е издание.- М.Транспорт, 1975, стр.336-349.

Сборник задач по управлению судами. Учебное пособие для морских высших учебных заведений. Н.А. Кубачев, С.С. Кургузов, М.М. Данилюк, В, П. Махин. – М. Транспорт, 1984, стр.17-20.

Управление судном. Под общей редакцией В.И. Снопкова.-

М. Транспорт, 1991, стр. 206-221.

Тема: “Учет инерции судна при швартовных операциях и определение положения мгновенного центра вращения неподвижного судна”

Примеры решения

Пример 1

Определить инерционную характеристику судна tv1 на скорости VH1 = 7,2 м/с (14 уз.), если Vo = 7,5 м/с (14,6 уз.), а So = 2500 м.

Примечание: характеристика tv численно равна времени падения скорости от VH до 0,5 VH при свободном торможении.

Решение

tv1 = с = 4 м 42 с

Задачи

Определить инерционную характеристику tv на скорости VH.

Номер задачи	31	32	33	34	35	36	37	38	39	40
Vo , м/с So , м/с Vн , м/с	6,1 780 3,0	8,8 1490 4,0	8,7 2020 3,4	7,5 2120 4,0	7,2 2520 3,0	7,7 2760 3,5	9,5 2840 4,0	8,2 4220 3,3	7,5 4930 3,4	7,7 5940 2,6

Пример 2

Судно, следуя против течения, подходит к причалу со скоростью VH’ = 3 уз. Относительно грунта. Скорость течения Vт = 2 уз.

Определить на каком расстоянии от причала дать СТОП, чтобы:

а) остановиться у причала без реверса двигателя на задний ход;

б) иметь скорость относительно причала не более V= 0,5 уз.

Инерционная характеристика tv = 7 мин.

Решение

а) VH = VH’ + Vт = 3 + 2 = 5 уз.

Скорость относительно воды у причала:

V = Vт = 2 уз. ; ∆V = VH – V = 5 – 2 = 3 уз.

S = кб

б) VH = 5 уз.

Скорость относительно воды у причала

V = Vт + 0,5 = 2 + 0,5 = 2,5 уз.; ∆V = VH – V = 5 – 2,5 = 2,5 уз.

S = кб

Задачи

Судно следует против течения к причалу со скоростью Vн относительно грунта. Определить на каком расстоянии от причала дать СТОП чтобы:

а) остановиться у причала без реверса двигателя на задний ход;

б) иметь скорость относительно причала не более Vуз.

Номер задачи	41	42	43	44	45	46	47	48	49	50
Vн , уз. Vт , уз. V, уз. tv , мин.	2,5 1,5 0,5 3,0	3,0 2,0 1,0 4,2	4,0 1,0 0,5 5,5	3,4 2,0 1,0 6,0	2,5 2,5 1,0 8,0	3,0 2,0 0,5 9,0	4,0 1,0 0,5 7,4	4,8 1,5 0,5 11,0	3,4 1,0 0,5 16,5	2,6 2,0 1,0 18,8

Пример 3

Определить расстояние, на котором будет остановлено судно работой винта на задний ход ωз.х. = 60 об/мин., если скорость судна перед дачей заднего хода VH = 2 уз. Скорость полного хода Vо = 16 уз. Частота вращения винта при работе на полный задний ход ωз.хо. = 105 об/мин. Инерционная характеристика Sо = 2500 м, тормозная характеристика = 0,9.

Решение

Sт = 1,3 α (1 + α) Sо

где α =

Sт = 1,3 0,025 (1 + 0,025) 2500 = 83 м

Задачи

Определить расстояние, на котором будет остановлено судно работой винта на задний ход с частотой вращения ωз.х., если скорость перед дачей заднего хода Vн. Известна тормозная характеристика судна Рз.х./Rо, соответствующая частота вращения винта на полный задний ход ωз.хо., инерционная характеристика Sо , скорость полного хода Vо.

Номер задачи	51	52	53	54	55	56	57	58	59	60
Vн , уз. ωз.х., об/мин. Vо , уз. Sо, м ωз.хо., об/мин. Рз.х./Rо	1,5 45 12,0 780 105 1,0	2,8 60 17,2 1490 115 1,1	2,1 50 17,0 2020 120 1,2	1,0 50 14,6 2120 100 1,1	1,2 40 14,0 2520 110 1,3	0,9 60 15,0 2760 75 0,7	1,8 70 18,5 2840 130 1,4	2,0 50 16,0 4220 60 0,4	1,4 65 14,6 4930 100 1,1	1,1 70 15,0 5940 90 0,7

Пример 4

Определить кинетическую энергию навала судна Д = 250000 тонн на докфиндер причала при скорости подхода V = 0,1 м/с, коэффициент энергии навала Кн = 0,9, коэффициент присоединенной массы μ = 0,35, g = 9,81 м/с2.

Решение.

W = κн тонн

Задачи

Определить кинетическую энергию навала судна

Номер задачи	61	62	63	64	65	66	67	68	69	70
Д, тыс.т V, м/с Кн μ	380 0,05 0,5 0,22	370 0,1 0,5 0,23	360 0,15 0,6 0,24	350 0,2 0,7 0,25	340 0,1 0,6 0,26	330 0,05 0,7 0,27	320 0,2 0,6 0,28	310 0,1 0,7 0,29	300 0,15 0,7 0,30	290 0,05 0,8 0,31

Пример 5

Под углом 90є к ДП судна подан буксир на расстоянии d = от центра тяжести судна (G) в корму. Длина судна L = 300 м. Определить расстояние (К) мгновенного центра вращения (О) от центра тяжести судна (G) и радиус, которым оконечность кормы судна опишет дугу вокруг мгновенного центра вращения.

Решение:

d = = = 100 м ; м ;

а = — d = — 100 = 50 м ; R = К + d + а = 56,25+100+50 = 206,25 м

Задачи

Определить положение центра вращения неподвижного судна и радиус, которым оконечность кормы опишет дугу вокруг мгновенного центра вращения

Номер задачи	71	72	73	74	75	76	77	78	79	80
L, м d,	320 L/2	320 L/3	320 L/4	320 L/5	320 L/6	320 L/8	320 L/10	320 L/12	320 L/16	320 L/32

Рекомендованная литература:

Сборник задач по управлению судами. Учебное пособие для морских высших учебных заведений / Н.А. Кубачев, С.С. Кургузов, М.М. Данилюк, В.П. Махин. – М. Транспорт, 1984, стр. 57-62.

Управление судном и его техническая эксплуатация. Учебник для учащихся судоводительских специальностей высших инженерных морских училищ. Под редакцией А.И. Щетининой. 3-е издание. – М. Транспорт, 1983, стр. 284-286.

С.Г. Погосов. Швартовка крупнотоннажных судов. – М. Транспорт, 1975, стр. 67-72.

Тема: “Расчет увеличения осадки судна от крена, изменения плотности воды, проседания на мелководье и расчет безопасной ширины фарватера”

Примеры решения

Пример 1

І. Танкер длиной L = 174 м, шириной В = 23,5 м со статической осадкой Тсm = 9,8 м на ровном киле следует со скоростью V = 14 уз (7,2 м/с) на мелководье, Hгл = 14,8 м.

Определить суммарное увеличение осадки от крена судна θ = 3є, при изменении плотности воды от ρ1 = 1,025 m/м3 до ρ2 = 1,008 m/м3 при поправке на пресную воду ∆Т = 213 мм и от проседания на мелководье.

Решение

Увеличение осадки от крена

∆Ткр tg θ = tg 3є = 0,61 м

Формула используется при θ ≤ 8

2. Увеличение осадки от изменения плотности воды

∆Тпл = ·∆Т = 213 = 0,15 м

3. Увеличение осадки от проседания на мелководье

∆Тvґ = · при 1,5 << 4

или ∆Тv = при ≤ 1,4

где Кv – коэффициент, зависящий от см. таблицу

L/B Кv L/B Кv

4 1,32 8 1,17

5 1,27 9 1,15

6 1,23 12 1,1

7 1,19

= = 7,4 К = 1,18; ∆Тvґ = ·= 0,84 м

4. Увеличение дифферента на корму при коэффициенте общей полноты корпуса ≤ 0,65

∆Тк = Кк ∆Тvґ, где Кк – коэффициент, зависящий от см. таблицу

L/B Кк

3,5 – 5,0 1,5 – 1,25

5 – 7 1,25 – 1,1

7 – 9 1,1

= = 7,4 Кк = 1,1

∆Тv = Кк ∆Тvґ = 1,1·0,84 = 0,92 м

5. Суммарное увеличение осадки

а) на миделе

∆Т= ∆Ткр + ∆Тпл + ∆Тv′ = 0,61 + 0,15 + 0,84 = 1,60 м

б) кормой при острых отводах кормы

∆Тк = ∆Тпл + ∆Тvк = 0,15 + 0,92 =1,07 м

т.е. максимальное увеличение осадки ∆Т = 1,60 м

Максимальная динамическая осадка

Тдин = Тсm + ∆Т = 9,80 + 1,60 = 11,40 м

Задачи

Определить суммарное увеличение осадки:

от крена судна θ ;

при переходе судна из воды с плотностью ρ1 в воду с плотностью ρ2 при поправке на пресную воду ∆Т ;

от проседания при плавании на мелководье по формулам Института гидрологии и гидротехники АН СССР для судов с острыми отводами;

при увеличении дифферента на корму и максимальную осадку

Номер задачи	L, м	В, м	Тсm, м	Θ, град.	∆Т, мм	ρ1 m/м3	ρ2 m/м3	Нгл, м	* V, уз.
81	100	13,3	6,30	3	85	1,030	1,000	7,80	9,5
82	102,3	14,1	6,35	4	87	1,029	1,002	8,90	10,0
83	104,2	15,2	6,40	5	90	1,028	1,005	10,60	11,5
84	105,6	14,4	6,55	6	92	1,027	1,007	8,80	10,5
85	108,1	15,3	6,70	7	97	1,026	1,008	10,70	10,8
86	110,6	15,4	6,85	8	100	1,025	1,013	8,80	12,5
87	112,5	16,0	7,05	7	116	1,024	1,008	9,40	11,8
88	114,4	16,3	7,10	6	123	1,023	1,010	11,40	13,2
89	116,7	16,6	7,25	5	131	1,022	1,015	9,60	12,4
90	138,0	19,9	8,50	4	175	1,021	1,004	11,90	13,0

V, уз. перевести в V м/с

Пример 2

Определить приращение осадки судна при плавании на мелководье и в узком канале по Формулам Барраса, когда отношение глубины к осадке , а отношение площади подводной части миделя судна к площади поперечного сечения канала . Длина судна L=160 м, ширина В=26,7 м, осадка Тср=10,80 м , объемное водоизмещение судна

Vоб =34635 м3, глубина Н=12, 40 м, скорость судна V=8 уз.

Решение

Коэффициент общей полноты судна

Увеличение осадки на мелководье

Увеличение осадки в канале

Задачи

Номер задачи	L, м	В, м	Т , м	Vоб, м3	V, уз	Нгл, м
91	167,4	27,4	10,65	33217	9,5	12,5
92	174,6	28,5	9,80	34136	10,0	11,3
93	188,9	29,3	10,85	43238	11,5	12,8
94	202,4	31,6	11,25	53245	12,5	13,1
95	210,0	35,2	12,80	71909	10,8	14,4
96	212,4	34,8	12,95	74662	9,7	15,0
97	217,3	34,5	13,05	78267	13,4	15,1
98	221,6	33,7	13,10	80220	12,2	15,3
99	227,8	34,2	13,15	82983	12,0	15,8
100	231,5	35,7	13,25	85414	11,0	15,0

Пример 3

По методу NPL определить изменение осадки танкера: L= 300 м

на скорости 14 уз. при Тcm = 13,5 м;

дифферент ψ = 0, на глубине Нгл=20 м; (см. Приложение 1)

Для использования номограммы NPL необходимо выполнение следующих условий:

коэффициент полноты объема корпуса судна должен быть 0,80≤ δ≤90

отношение длины судна к его ширине ;

отношение глубины моря к осадке 1,1≤≤1,5 ;

число Фруда по глубине Frh = 0,10,6;

Решение

По номограмме NPL (см. лист. Приложение 1) из точки А, соответствующей значению V = 14 уз., провести вертикаль до пересечения с линией глубины моря Н = 20 м (точка В);

Из точки В провести горизонталь на правую часть номограммы до пересечения с линиями заданного дифферента ψ = 0 (точка С – нос, точка С’ – корма);

Из точек С и С’ опустить вертикальные линии до пересечения с линией длины судна L = 300 м (точки D и D’);

4. Из точек D и D’ провести горизонтали до пересечения осадок и снять результат: приращение осадки носом ∆Тн=+1,98м, приращение осадки кормой ∆Тк=+1,48м

Задачи

Номер задачи	L , м	Тсm, м	Нгл, м	Дифферент ψ	V, уз.
101	190	9,85	13,0	0	12
102	200	11,15	15,0	1/100 на корму	12
103	210	12,85	16,0	1/100 на корму	13
104	230	13,10	17,0	0	14
105	240	13,55	18,0	1/500 на нос	14
106	250	14,00	17,0	1/500 на нос	15
107	280	15,65	19,0	0	12
108	300	18,40	22,0	1/100 на корму	11
109	330	21,70	26,0	1/100 на корму	10
110	350	23,90	28,0	0	12

Пример 4

а) Определить ширину свободного пространства прохождения судна в узкости на прямолинейном участке

L = 174м – длина судна;

В = 23,5м – ширина судна;

* V = 18 уз – скорость судна;

= 200м – наибольшая ошибка;

tu = 10мин = 600с – промежуток времени между обсервациями;

t3 = 3,5 мин=150с – время на определение и прокладку линий положения;

Со = 5 о – учитываемый угол сноса;

Со = — ошибка в угле сноса;

ω = 0.1 град/c – средняя угловая скорость поворота;

Z = 30м – необходимый навигационный запас.

* V, уз. перевести в V м/с

Решение

в = 2 δm + 2V (tu + tз) =

= 2 · 200 + 2 · 7,2 (600 + 150) + 23,5 + 2 · 30 ≈ 887м.

в) Определить будет ли достаточной ширина фарватера 400 м при проводке судна по створу (непрерывное наблюдение за смещением судна, tu=0, tз= 0) при тех же условиях.

Решение

в = 2 δm + = 2 · 200 + + 23,5 + 2 · 30= =510 м.

Ширина фарватера не достаточна.

Задачи

а) Определить ширину полосы свободного пространства для прохождения судном узости:

Номер задачи	L, м	В, м	V, м/с	δm, м	tu, с	tз, с	С, град.	∆С, град.	Z, м	ω град./с
111	126,0	17,0	6,0	200	600	150	5,0	2,0	30	0,1
112	180,0	27,2	8,0	300	600	150	4,0	2,0	40	0,1
113	214,0	31,0	7,0	200	600	150	5,0	3,0	50	0,1
114	245,0	38,0	6,0	300	600	150	4,0	2,0	50	0,2
115	277,0	45,0	8,0	200	600	150	5,0	3,0	50	0,2

в) Определить будет ли достаточной ширина фарватера 150 м при проводке судна по створу.

Номер задачи	в , м	L, м	В, м	V, м/с	δm, м	С, град.	∆С, град.	Z, м	ω град./с
116	150	165,0	25,3	3,0	25,0	12,0	5,0	10,0	0,1
117	200	236,0	39,0	3,0	25,0	3,0	1,0	10,0	0,1
118	200	190,6	31,4	4,0	25,0	8,0	3,0	10,0	0,1
119	150	172,0	22,8	3,0	25,0	3,0	1,0	10,0	0,1
120	150	109,0	16,6	4,0	25,0	5,0	2,0	10,0	0,1

Рекомендованная литература:

Сборник задач по управлению судами. Учебное пособие для морских высших учебных заведений / Н.А. Кубачев, С.С. Кургузов, М.М. Данилюк, В.П. Махин. – М. Транспорт, 1984, стр. 48 — 57.

Управление судном и его техническая эксплуатация. Учебник для учащихся судоводительских специальностей высших инженерных морских училищ. Под редакцией А.И. Щетининой. 3-е издание. – М. Транспорт, 1983, стр. 383 – 392.

Управление судном и его техническая эксплуатация. Под редакцией А.И. Щетининой 2-е издание. – М. Транспорт, 1975, стр. 393 – 401.

Контрольная работа № 2

Тема: «Определение положения судна относительно резонансных зон, длины волны и построение резонансных зон»

Примеры решения

Пример 1

Определение положения судна относительно резонансных зон.

Судно следует в условиях регулярного волнения, когда определение длины волны не представляет затруднений. Сравниваем ее с длиной судна. Определить положение судна относительно резонансных зон.

Дано: Длина судна L = 101,9 м; ширина судна В = 16,7 м; осадка судна

Т = 7,0 м; скорость судна Vs = 10 уз.; поперечная метацентрическая высота h = 0,9 м; курсовой угол направления движения волны q = 45є; длина волны λ = 90 м.

Решение

Рассчитать кажущийся период волн:

Находим период бортовой качки судна

; принимаем К = 0,8

Определяем период килевой качки

Рассчитываем отношения:

Выводы:

а) по бортовой качке судно находится в дорезонансной зоне, т.е.

< 0,7;

б) по килевой качке судно находится в резонансной зоне

(0,7 < < 1,3) и испытывает килевую качку

Задачи

Исходные данные	Номер задачи
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
В, м	19,7	20,0	17,7	14,4	16,7	16,7	14,0	17,7	19,2	20,0
Т, м	9,2	8,6	7,8	6,5	7,1	6,8	5,8	7,6	6,6	8,2
h, м	0,97	0,92	0,95	0,85	0,90	0,88	0,94	0,90	1,20	0,95
Vs, уз.	14,0	12,0	8,0	9,0	13,0	6,0	4,0	10,0	12,0	12,0
qє	130	110	35	80	140	25	15	160	45	120
λ, м	100	40	60	30	80	70	40	130	120	90

Пример 2

Определение длины волны с помощью универсальной диаграммы качки (Приложение 2).

Судно следует в условиях нерегулярного волнения. Для определения средней величины кажущегося периода волн измерили суммарное время прохождения серии волн и вычислили τ как среднее арифметическое.

Определить среднее значение длины волн.

Дано: Скорость судна Vs = 10 уз. ; курсовой угол направления движения волны q = 30є; кажущийся период волн τ ′= 7 с.

Решение

Находим в нижней части диаграммы точку, соответствующую значениям Vs = 10 уз. и q = 30є.

Проводим из этой точки вертикальную линию в верхнюю часть диаграммы до пересечения с кривой τ′ = 7 с.

Ордината полученной точки соответствует длине волны λ = 130 м.

Задачи

Исходные данные	Номер задачи
	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
Vs, уз.	12	10	13	12	12	11	8,5	12	16	14
q, град.	35	120	15	95	170	40	105	50	35	120
τ, с	6	12	5	9	17	6,5	8,5	6	8	14

Пример 3

Построение резонансных зон на универсальной диаграмме Ремеза (Приложение 3) по измеренному кажущемуся периоду волн.

Построить резонансные зоны для бортовой и килевой качки.

Дано: Длина судна L = 139,4 м; скорость судна Vs = 12 уз., q = 120є; период собственных поперечных колебаний судна Тθ = 18 с; период собственных продольных колебаний судна Тψ = 8 с, кажущийся период волн τ′= 12 с.

Решение

Находим длину волны (см. Пример 2 этой темы): λ = 140 м.

Из точки пересечения горизонтали с ординатой, равной λ = 140 м и кривой τ′ = Тθ = 18 с, проводим в нижнюю часть диаграммы линию чистого резонанса по бортовой качке.

Рассчитаем и (можно воспользоваться шкалой в верхней части диаграммы)

4. Из точек пересечения кривых τ′ = 14 с и τ′ = 26 с с горизонталью λ = 140 м проводим вертикальные линии в нижнюю часть диаграммы. Эти вертикали ограничивают резонансную зону по бортовой качке.

5. Линию чистого резонанса по килевой качке проводим из точки пересечения кривой τ′=Тψ=8 с горизонталью λ=140м. Линии, ограничивающие резонансную зону по килевой качке, проводим из точек пересечения горизонтали λ=140 м с кривыми τ′ =Тψ / 1,3=8/1,3=6 с и τ′ =Тψ /0,7=8/0,7=11 с

Ответ: вертикали, ограничивающие резонансную зону по бортовой качке, отсекают на внешней полуокружности курсовых углов значения 112є и 138є, а по килевой качке значения 45є и 100є.

Задачи

Исходные данные	Номер задачи
	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
Vs, уз.	14	14	10	12	9	12	11	8	10	13
Тθ, с	10	12	14	16	14	10	11	12	10	14
Тψ, с	6	6	5	6	5	5	8	5	5	4
q, град.	30	85	45	155	30	10	30	60	0	60
τ, с	4	4,5	9	16	8	4	5	7	5	7

Пример 4

Построение резонансной зоны бортовой качки по высоте волны. (Приложение 4)

Судно следует в условиях, когда волнение имеет явно выраженный нерегулярный характер. Определить резонансную зону бортовой качки по высоте волны 3 %-ной обеспеченности, τ рассчитывать с точностью до 1 с.

Дано: Тθ = 20 с; h3% = 4м.

Решение

Из точек шкал А и В, соответствующих hв = 4 м, проводим горизонтали до пересечения с кривой τ′ = 20 с в части диаграммы, расположенной выше кривой τ′ = ∞.

Из точек пересечения опускаем вертикали, которые на нижней части диаграммы ограничат зону значений V и q, отвечающих чистому резонансу бортовой качки.

Рассчитываем Тθ / 1,3 = 15,4 с и Тθ / 0,7 = 28,6 с. Так же, как и кривая τ′=20с, кривые τ′= и τ′= пересекаются горизонталями, упомянутыми в п.1. При этом образуется фигура с 4-мя точками пересечения. Из крайней левой и крайней правой точек пересечения проводим вертикальные линии, которые на нижней части диаграммы ограничат резонансную зону бортовой качки.

Крайней левой точкой пересечения будет точка пересечения кривой

τ′ = 29 с горизонталями h3% = 4м шкалы В, а крайней правой – точка пересечения кривой τ′ = 15 с и горизонталями h3% = 4м шкалы А. Внешнюю полуокружность курсовых углов диаграммы вертикали пересекут в точках со значением 115є и 132є.

Задачи

Исходные данные	Номер задачи
	31	32	33	34	35	36	37	38	39	40
Тθ, с	16	10	14	15	14	12	10	15	16	14
hв, м	4	5	6	3	2	3	2	5	5	4

Тема: “Расчет условий отсутствия слеминга и штормование судна с застопоренными машинами»

Примеры решения

Пример 1

Расчет условий отсутствия слеминга. Условия отсутствия слеминга можно определить по выражению:

,

где: L – длина судна, м;

Тн – осадка носом, м;

А – коэффициент, зависящий от Fr (число Фруда) и ; Fr = (м/с);

В – ширина судна, м;

λmax – длина волны максимальная, м;

hв max – высота волны максимальная, м;

При условии отсутствия слеминга коэффициент А должен быть

Дано. Судно следует навстречу волне. Рассчитать скорость, при которой слеминг будет отсутствовать. L = 139,4 м; В = 17,7 м; Тн = 6,5 м; λmax = 120 м; hв max = 5 м.

Решение:

= = 0,89 , принимаем А = 0,9;

По А = 0,9 и = 8 по графику (см. Приложение 5) находим максимально допустимое значение Fr. В нашем случае Fr = 0,14.

Максимально допускаемая скорость судна

V = Fr

Задачи

Исходные данные	Номер задачи
	41	42	43	44	45	46	47	48	49	50
L, м	139	140	130	96	113	115	93	130	140	96
В, м	18	20	18	14	17	17	14	18	20	14
Тн , м	5,2	4,8	4,2	4,3	7,0	5,8	5,2	5,8	3,4	4,0
λmax , м	120	170	120	100	110	110	100	150	160	100
hв max , м	4	6	3	3	6	4	5	4	4	3

Пример 2

Штормование судна с застопоренными машинами.

Судно может лечь в дрейф в том случае, когда оно, не имея хода, находится в условиях, достаточно удаленных от резонансного режима бортовой качки.

Это возможно при соблюдении условий

λ > или λ <

Дано: В = 14 м; h = 0,96 м.

Определить при какой длине волны судно может безопасно лечь в дрейф.

Решение

λ > = = 408 м или λ < = = 122 м

Ответ: судно может лечь в дрейф, если длина волны будет менее 120 м (результат 408 м практического интереса не представляет.)

Задачи

Исходные данные	Номер задачи
	51	52	53	54	55	56	57	58	59	60
В, м	12,0	19,7	20,0	14,4	16,7	16,7	14,0	14,0	17,7	12,0
h, м	1,0	1,0	0,7	1,2	0,9	0,4	0,3	0,9	0,8	0,5

Тема: “Выбор оптимальных условий плавания на попутном волнении»

Примеры решения

Пример 1

Построение на универсальной диаграмме качки (Приложение 6) зоны, опасной при плавании на попутном волнении.

Принимаем кажущийся период волны, начиная с которого нахождение на гребне становится опасным

τ′ = Тθ

Дано: L = 56 м; λ = 60 м; Тθ = 10 с.

Построить опасную (за счет уменьшения остойчивости на гребне волны) зону для судна, следующего на попутном волнении.

Решение

1. Рассчитываем τ′ = 1,54 · Тθ = 1,54 · 10 = 15 с.

Из точек пересечения горизонтали, соответствующей λ = 60 м с кривыми τ′ = 15 с (по обе стороны кривой τ′ = ∞) опустим вертикали, которые в нижней части диаграммы ограничат опасную зону. В данном случае в пределах графика горизонталь пересекает только кривую τ′ = 15 с, расположенную выше кривой τ′= ∞. Вертикаль, опущенная, из этой точки пересечения отбивает на полуокружности КУ точки 116є. Зона левее этой вертикали – опасная.

Для полной оценки положения судна, кроме этой зоны, следует построить резонансные зоны по бортовой и килевой качке и только после этого принимать решение о выборе курса и скорости судна для штормования.

Задачи

Исходные данные	Номер задачи
	61	62	63	64	65	66	67	68	69	70
L, м	144	134	140	130	95	113	115	150	45	75
λ, м	150	130	140	130	100	110	110	150	40	80
Тθ, м	12	12	20	18	15	7	19	17	8	10

Пример 2

Оценка параметров неблагоприятных попутных волн по вспомогательной диаграмме А.И. Богданова. ( Приложение 7)

Необходимость использования диаграмм Богданова определяется по вспомогательной диаграмме, на которой нанесены области неблагоприятных и опасных параметров, соответствующих неблагоприятных и опасных сочетаний скоростей и курсовых углов.

Дано: L = 116 м; λ = 110 м; hв 3% = 7 м.

Определить необходимость использования диаграмм А.И. Богданова.

Решение

На внутренней горизонтальной шкале вспомогательной диаграммы отложим величину длины судна L = 116 м и от этой точки проведем вертикальную линию до кривой, от точки пересечения с которой проведем горизонталь до внутренней вертикальной шкалы, с которой снимем значение hв 3% расчеты или определим эту величину по формуле

h 3% расч. = 0,22 ∙ L0,715 = 0,22 116 0,715 = 6,8 м

Рассчитаем отношения

По значениям λ/L=0,95 и hв3% / h3%=1,03 , используя внешнюю оцифровку шкал, проводим горизонтальную и вертикальную линии.

Точка пересечения проведенных линий находится в опасной зоне вблизи параметра, обозначенного цифрой 1, где высоты волн очень близки к расчетным.

Для определения безопасных курсов и скоростей воспользуемся основными диаграммами Богданова, выбирая ту, которая соответствует данной загрузке судна и наблюдаемой высоте волны 3 % обеспеченности.

Задачи

Исходные данные	Номер задачи
	71	72	73	74	75	76	77	78	79	80
L, м	110	120	90	140	150	160	126	127	95	137
λ, м	90	130	100	130	160	110	140	120	110	150
hв3%	6	7	7	8	6	8	7	6	7	8

Пример 3

Выбор оптимальных условий для движения судна.

а) Судно следует в условиях регулярного волнения Vs = 10 уз.; q = 45є;

Тθ = 14 с; Тψ = 6 с; λ = 100 м. (Приложение 8)

Построить резонансные зоны и выбрать маневр изменением курса для выхода из них.

Решение

== 11 с; == 20 с; = =4,5 с; = =8,5 с.

Строим резонансные зоны.

Приводим волну на курсовой угол q = 96ч125є.

Задачи

Исходные данные	Номер задачи
	81	82	83	84	85	86	87	88	89	90
Vs , уз.	14	12	8	10	6	4	10	12	9	14
q, град.	130	110	75	160	25	15	160	113	114	155
Тθ , с	16	17	14	12	14	12	15	17	12	15
Тψ , с	7	7	7	6	6	5,5	6,5	7,5	6	6,5
λ, м	100	40	60	30	70	40	130	80	100	80
Изменить	Vs	q	q	Vs	q	Vs	q	q	Vs	Vs

Пример 4

б) Судно следует на попутном волнении. L = 122 м; Vs = 13 уз.; q = 170є;

θ = 13 с; Тψ = 7 с; λ = 100 м. (Приложение 9)

Построить опасную зону и выбрать маневр для безопасного штормования с учетом резонансных зон бортовой и килевой качки.

Решение

1.По методике, изложенной в примере 1 этой темы, строим опасную зону для

τ′ = 1,54 · Тθ ; τ′ = 1,54 · 13 = 20 с.

Строим резонансную зону бортовой качки для

τ′ = = = 10 с и τ′ = = 19 с.

Строим резонансную зону килевой качки для

τ′ = = 5,5 с и τ′ = = 10 с.

Можно, оставаясь на прежнем курсе, сбавить ход до 5 уз. Судно будет удерживаться на границе резонансных зон бортовой и килевой качки.

Задачи

Исходные данные	Номер задачи
	91	92	93	94	95	96	97	98	99	100
L, м	102	80	110	102	80	123	123	110	42	100
Vs , уз.	11	12	14	13	12	16	17	16	11	16
Тθ , с	25	9	14	12	11,5	14	19	12	10	12
Тψ , с	6,5	5,5	6,5	5,5	4,5	5	6,5	5	4	6,5
q, град.	170	165	170	175	165	170	170	160	170	175
λ, м	90	70	100	90	80	110	115	100	40	100

Рекомендованная литература

для решения задач для плавання в штормовых условиях

Управление судном и его техническая эксплуатация. Учебник для учащихся судоводительских специальностей высших инженерных морских училищ. Под редакцией А.И. Щетининой. 3-е издание. – М. Транспорт, 1983, стр. 396 – 403.

Управление судном и его техническая эксплуатация. Учебник для учащихся судоводительских специальностей высших инженерных морских училищ. Под редакцией А.И. Щетининой. 2-е издание. – М. Транспорт, 1975, стр. 407 – 414.

Сборник задач по управлению судами. Учебное пособие для морских высших учебных заведений. Н.А. Кубачев, С.С. Кургузов, М.М. Данилюк, В.П. Махин. – М. Транспорт, 1984, стр. 68 — 76.

Рекомендации по организации штурманской службы на морских судах Украины (РШСУ-98). Одесса, 1998, стр. 95 – 100.

Тема: “Буксировка судов”

І. Расчет однородной буксирной линии

Пример решения

Дано: длина буксирного троса ℓб = 300 м, вес одного погонного метра троса в воздухе q = 92 Н, горизонтальная составляющая натяжения троса

То = 80 кН.

Определить:

1)расстояние между судами АВ = 2х;

2)стрелку провеса буксира ƒ;

3)длину буксирного троса, необходимого для прохода пролива с допустимой стрелкой провеса буксира ƒдоп = 8 м.

Решение

Вес одного погонного метра троса в воде q1 = q·0,87 = 92 0,87 = 80 Н.

Параметр буксирной линии а = .

Определим х – половину длины между судами

,

где ℓ — длина участка буксирного троса от вершины буксирной линии до буксирующего или буксируемого судна.

= 0,14944

х = 0,14944 = 0,14944 1000 = 149,44 м

4. Расстояние между судами АВ = 2 х = 2 149,44 = 298,88 м м

5. Определим — 1 = — 1 = 1,01119 – 1 = 0,01119

6. Определим стрелку провеса буксира ƒ=0,01119 = 0,01119 1000=11,2 м

7. Длина буксирного троса с допустимой стрелкой провеса ƒдоп = 8 м

Из формулы

— 1

= = = 126,74 м ≈ 127 м

Задачи

Исходные данные	Номер задачи
	101	102	103	104	105	106	107	108	109	110
ℓб, м	300	400	400	400	400	600	600	550	350	320
q, Н	84	92	92	104	104	104	104	92	92	84
То, Н	40	70	310	200	120	120	280	200	140	60
ƒдоп., м	12	10	4	6	10	20	10	10	5	6

IІ. Расчет неоднородной симметричной буксирной линии

Пример решения

Дано: симметричная буксирная линия состоит из 2-х участков троса АС и DВ длиной ℓт = 180 м каждый и участка цепи СD длиной 50 м (2ℓц). Вес одного погонного метра троса в воздухе qmp = 92 Н, цепи qц = 687 Н. Горизонтальная составляющая натяжения буксира То=100 кН.

Определить:

1)расстояние между судами АВ;

2)стрелку провеса ƒЕ.

Решение:

Вес одного погонного метра троса и цепи в воде

q’mp = 0,87 92 = 80 Н q’ц = 0,87 687 = 598 Н

Параметры буксирной линии тросового и цепного участков буксира

mp = ц =

3. Достроим буксирную линию ВD до вершины М

,

где ℓц – длина половины цепного участка буксира

4. Для участка цепи ℓц = 25 м определим

= 0,14915

х1D = 0,14915 = 0,14915 167 = 24,91 м

— 1 = — 1 = 0,01114

ƒ’E = 0,01114 = 0,01114 167 = 1,86 м

5. Для участка ВМ определим ℓ = ℓт + ℓƒ = 180 + 187 = 367 м

= 0,28953

х2В = 0,28953 = 0,28953 1250 = 361,93 м

— 1 = — 1 = 0,04221

ƒм = 0,04221 = 0,04221·1250 = 52,76 м

6. Для участка МД = ℓƒ = 187 м определим

= 0,14905

х2D = 0,14905 = 0,14905 1250 = 186,31 м

— 1 = — 1 = 0,01113

ƒ’м = 0,01113 · = 0,01113 1250 = 13,91 м

Расстояние между судами

АВ = 2 (х2В – (х2D — х1D)) = 2 (361,93 – (186,31 – 24,91)) = 401,06м

Стрелка прогиба

ƒE = ƒм – (ƒ’м — ƒ’E) = 52,76 – (13,91 – 1,86) = 40,71 мм

Задачи

Исходные данные	Номер задачи
	111	112	113	114	115	116	117	118	119	120
ℓm, м	150	150	200	200	200	300	300	250	250	200
ℓц, м	25	100	25	50	100	50	100	50	100	150
qm, Н/м	92	76	92	76	104	92	104	104	92	76
qц, Н/м	687	687	853	853	853	687	687	853	853	687
То, кН	50	200	120	400	100	100	250	450	450	600

IІІ. Расчет неоднородной несимметричной буксирной линии

Пример решения

Дано: несимметричная буксирная линия, состоящая из участка троса АD ℓm = 400 м и участка цепи DВ ℓц = 50 м. Вес одного погонного метра троса в воздухе qm = 92 Н, цепи qц = 687 Н. Горизонтальная составляющая натяжения буксира То = 49 кН.

Определить:

1)положение вершины буксирной линии DЕ = ℓх;

2)проверить решение, вычислив провес буксирной линии в ее вершине по однородной ƒ1 и неоднородной ƒ2 ее части;

3)определить расстояние между судами АВ.

Решение

Вес одного погонного метра троса и цепи в воде

q’m = 0,87 · 92 = 80 Н q’ц = 0,87 687 = 598 Н

Параметры буксирной линии тросового и цепного участков

m = ц =

Из прилагаемой таблицы для поправочного коэффициента α

ц / ℓц	α	ц / ℓц	α	ц / ℓц	α
0,00	1,000	1,00	0,368	2,00	0,135
0,05	0,951	1,05	0,350	2,10	0,122
0,10	0,905	1,10	0,333	2,20	0,111
0,15	0,861	1,15	0,317	2,30	0,100
0,20	0,819	1,20	0,301	2,40	0,091
0,25	0,779	1,25	0,286	2,50	0,082
0,30	0,741	1,30	0,272	2,60	0,074
0,35	0,705	1,35	0,259	2,70	0,067
0,40	0,670	1,40	0,247	2,80	0,061
0,45	0,638	1,45	0,235	2,90	0,055
0,50	0,606	1,50	0,223	3,00	0,050
ц / ℓц	α	ц / ℓц	α	ц / ℓц	α
0,55	0,577	1,55	0,212	3,10	0,045
0,60	0,549	1,60	0,202	3,20	0,041
0,65	0,522	1,65	0,192	3,30	0,037
0,70	0,497	1,70	0,183	3,40	0,033
0,75	0,472	1,75	0,174	3,50	0,030
0,80	0,449	1,80	0,165	3,60	0,027
0,85	0,427	1,85	0,157	3,70	0,025
0,90	0,407	1,90	0,150	3,80	0,022
0,95	0, 387	1,95	0,142	3,90	0,020
				4,00	0,018

по значению найдем α = 0,194.

Длина участка троса DЕ от точки соединения троса с цепью до вершины буксирной линии

DЕ = ℓх = = = 160,5м

Для однородного тросового участка буксирной линии АЕ

ℓ = ℓm — ℓх = 400 – 160,5 = 239,5 м

— 1 = — 1 = 0,07385

ƒ1 = 0,07385 612 = 45,2 м

Для неоднородного участка цепи ВDЕ длина фиктивного участка цепи

MD = ℓф = ℓх

Для участка DЕ = ℓх = 160,5 м

— 1 = — 1 = 0,03382

ƒDE = 0,03382 612 = 20,7 м

Для участка ВМ = ℓц + ℓф = 50 + 21,47 = 71,47 м

— 1 = — 1 = 0,32652

ƒВМ = 0,32652 82 = 26,77 м

Для фиктивного участка цепи DМ = ℓф = 21,47 м

— 1 = — 1 = 0,03371

ƒDМ = 0,03371 · 82 = 2,76 м

Провес буксира по неоднородной его части

ƒ2 = ƒDE + ƒВМ — ƒDМ = 20,7 + 26,77– 2,76 = 44,71 м

При ц / ℓц < 4,0 α принимаем равным нулю

Положение вершины найдено правильно, так как ƒ1 = 45,2 м и ƒ2 = 44,71 м практически совпадают.

Для участка АЕ = ℓm — ℓх = 400 – 160,5 = 239,5 м

х1А = 0,38198 612 = 233,77 м

Для участка DЕ = ℓх = 160,5 м

х1D = 0,25934 612 = 158,72 м

Для участка ВМ = ℓц + ℓф = 50 + 21,47 = 71,47 м

х2В = 0,7876 82 = 64,58 м

Для фиктивного участка цепи DМ = ℓф = 21,47 м

х2D = 0,25893 82 = 21,23 м

Расстояние между оконечностями судов

АВ = х1А + х1D + х2В – х2D = 233,77+158,72 + 64,58 – 21,23 = 435,84 м436м

Задачи

Исходные данные	Номер задачи
	121	122	123	124	125	126	127	128	129	130
ℓm, м	400	400	400	200	400	400	200	250	300	300
qm, Н/м	92	92	92	92	76	104	92	76	104	104
ℓц, м	50	50	50	50	50	75	60	50	100	100
qц, Н/м	687	687	687	687	853	687	687	853	687	687
То, кН	137	245	20	441	93	98	147	245	137	589

ІV. Определение высоты волны для безопасной буксировки

Пример решения

Дано: длина буксирного стального троса L = 600 м, диаметр троса

d = 52 мм, тяга на гаке Fr = 98 кН, разрывная прочность буксирного троса Рразр. = 880 кН, расстояние между судами на спокойной воде (То = Fr), АВ = 595,2 м при рывке (То = 0,5 Рразр.) А’В’ = 599,8 м.

Определить высоту волны, при которой возможна безопасная буксировка.

Решение

Упругое удлинение троса ∆у = ,

где ε = 36 кН/мм2 – упругость стального троса.

∆у =

Весовое удлинение троса

∆в = А’В’ – АВ = 599,8 – 595,2 = 4,6 м

Высота волны, при которой возможна безопасная буксировка

h = ∆ = ∆у + ∆в = 2,1 + 4,6 = 6,7 м

Задачи

Исходные данные	Номер задачи
	131	132	133	134	135	136	137	138	139	140
Fr, кН	98	80	200	30	60	140	200	100	70	290
Рразр., кН	840	420	750	800	640	750	910	1200	840	1200
L, м	550	300	400	400	400	400	600	600	550	850
АВ, м	544,6	299,4	399,5	392,8	398,6	399,6	599,0	594,0	544,7	841,8
А’В’, м	549,5	299,9	399,8	399,9	399,8	399,9	599,9	599,8	549,8	849,5
d, мм	45,0	32,5	43,5	41,0	39,0	43,5	47,5	52,0	45,0	52,0

Определение весовой игры буксирной линии

Пример решения

Дано: неоднородная буксирная линия состоит из стального троса длиной ℓm = 300 м и цепи ℓц = 75 м. Вес одного погонного метра троса в воздухе qm = 76 Н, цепи qц = 687 Н.

Определить весовую игру буксира при изменении горизонтальной составляющей натяжения от То = 118кН до Тодоп=388кН.

Решение:

1.Вес одного погонного метра троса и цепи в воде

q’m = 0,87 · qm = 0,87 76 = 66 Н q’ц = 0,87 qц = 0,87 687 = 598 Н

2.Параметры буксирной линии тросового и цепного участков буксира при

То = 118 кН

mp = ц =

Из прилагаемой таблицы для поправочного коэффициента α

Поправочный коэффициент α

	α		α		α
0,00	1,000	1,00	0,368	2,00	0,135
0,05	0,951	1,05	0,350	2,10	0,122
0,10	0,905	1,10	0,333	2,20	0,111
0,15	0,861	1,15	0,317	2,30	0,100
0,20	0,819	1,20	0,301	2,40	0,091
0,25	0,779	1,25	0,286	2,50	0,082
0,30	0,741	1,30	0,272	2,60	0,074
0,35	0,705	1,35	0,259	2,70	0,067
0,40	0,670	1,40	0,247	2,80	0,061
0,45	0,638	1,45	0,235	2,90	0,055
0,50	0,606	1,50	0,223	3,00	0,050
0,55	0,577	1,55	0,212	3,10	0,045
0,60	0,549	1,60	0,202	3,20	0,041
0,65	0,522	1,65	0,192	3,30	0,037
0,70	0,497	1,70	0,183	3,40	0,033
0,75	0,472	1,75	0,174	3,50	0,030
0,80	0,449	1,80	0,165	3,60	0,027
0,85	0,427	1,85	0,157	3,70	0,025
0,90	0,407	1,90	0,150	3,80	0,022
0,95	0,387	1,95	0,142	3,90	0,020
				4,00	0,018

по значению = найдем α = 0,073

Длина участка троса DЕ от точки соединения с цепью до вершины буксирной линии

DЕ = ℓх = = ≈ 56,46 м

Для фиктивного участка цепи DМ = ℓф = ℓх

Для участка АЕ

ℓАЕ = ℓm — ℓх = 300 – 56,46 = 243,54 м

= 0,13579

0,13579 х1А = 0,13579 m = 0,13579 · 1788 = 242,79 м

Для участка DЕ = ℓх = 56,46 м

= 0,03157

0,03157 х1D = 0,03157 · m = 0,03157 · 1788 = 56,45 м

Для участка ВМ = ℓц + ℓф = 75 + 6,23 = 81,23 м

0,40146 х2В = 0,40146 ц = 0,40146 197 = 79,09 м

Для участка DМ = ℓф = 6,23 м

0,03162 х2D = 0,03162 · ц = 0,03162 · 197 = 6,23 м

Расстояние между оконечностями судов при То = 118 кН

АВ = х1А + х1D + х2В – х2D = 242,79 + 56,45 + 79,09 – 6,23 = 372,1 м

Параметры буксирной линии тросового и цепного участков буксира при

То доп. = 388 кН

m’ = ц’ =

Так как > 4, α = 0 (см. таблицу «Поправочный коэффициент α»)

Длина участка троса DE’ от точки соединения с цепью до вершины буксирной линии при То доп. = 388 кН

DE’ = ℓх’ =

Для фиктивного участка цепи DМ при То доп. = 388 кН

ℓф’ = ℓх’

Для участка АЕ при То доп. = 388 кН

ℓ’АЕ = ℓт — ℓх’ = 300 – 52 = 248 м

= 0,04218

х’1А = 0,0418 m’ = 0,0418 5878 = 247,93 м

Для участка DЕ’ = ℓх’ = 52 м при То доп. = 388 кН

= 0,00885

х’1D = 0,00885 m’ = 0,00885 5878 = 52,02 м

Для участка ВМ’ = ℓц + ℓф’ = 75 + 5,7 = 80,7 м

х’2В = 0,12403 ц = 0,12403 649 = 80,5 м

Для участка DМ’ = ℓ’ф = 5,7 м

х’2D = 0,00878 ц’ = 0,00878 649 = 5,7 м

Расстояние между оконечностями судов при То доп. = 388 кН

А’В’ = х’1А + х’1D + х’2В – х’2D = 247,93 + 52,02 + 80,5 – 5,7 = 374,75 м

Весовая игра буксирной линии ∆в = А’В’ – АВ = 374,75 – 372,1 = 2,65 м

Наибольший провес буксирной линии найдем из однородного участка

АЕ = 243,54 м

— 1 = — 1 = 0,00923

ƒ = 0,00923 m = 0,00923 1788 = 16,5 м

Наибольший провес буксирной линии

ƒ = ƒЕ = 16,5 м

Задачи

Исходные данные	Номер задачи
	141	142	143	144	145	146	147	148	149	150
ℓm, м	300	300	400	400	400	400	600	600	350	350
qm, H/м	76	76	76	76	76	76	92	92	71	71
ℓц, м	50	100	25	50	75	100	25	75	25	50
qц, Н/м	687	687	853	853	853	853	687	687	853	853
То, кН	118	118	88	88	88	88	137	137	49	49
То доп., кН	388	388	300	300	300	300	490	490	275	275

Рекомендованная литература:

1.Сборник задач по управлению судами. Учебное пособие для морских высших учебных заведений. Н.А. Кубачев, С.С. Кургузов, М.М. Данилюк, В.П. Махин. – М. Транспорт, 1984, стр. 93 — 108.

2. Управление судном и его техническая эксплуатация. Учебник для учащихся судоводительских специальностей высших инженерных морских училищ. Под редакцией А.И. Щетининой. 3-е издание. – М. Транспорт, 1983, стр. 462 – 490.

3.Управление судном и его техническая эксплуатация. Учебник для учащихся судоводительских специальностей высших инженерных морских училищ. Под редакцией А.И. Щетининой. 2-е издание. – М. Транспорт, 1975, стр. 459 – 481.

Управление судном. Под общей редакцией В.И. Снопкова, – М. Транспорт, 1991, стр. 90 — 115.

Тема: “Снятие судов с мели”

Примеры решения

I. Снятие судов с мели стягиванием

Судно сидит на мели всем корпусом. Грунт – глина с песком. Пробоин нет. Силу присоса грунта не учитываем. Расположение судов-спасателей согласно схеме. Судно № 1 – однотипное с аварийным, суда №№ 2,3 – спасатели с упором винта на переднем ходу РПХ 2,3 = 287 кН.

Исходные данные:

Д = 9220 m, = 115 м, Тн = 6,5 м, Т¤ = 6,8 м, Тк = 7,1 м; Тн1 = 5,2 м,

Т¤1 = 6,5 м, Тк1 = 7,8 м; число тонн на 1 м изменения средней осадки

q = 1600 m/м, коэффициент трения стального корпуса судна о грунт

ƒ=0,32, РПХ1=480кН, абсцисса ЦТ ватерлинии хƒ = — 0,6м, продольная метацентрическая высота Н = 120 м.

Определить количество груза, которое необходимо выгрузить с судна, чтобы оно могло сняться с мели методом стягивания.

Решение.

1.Определим величину потерянного водоизмещения

∆Д = q (Тср – Тср1)

где Тср = м

Тср – средняя осадка до посадки на мель, м

Тср, Тср1 следует подсчитывать с точностью до 1 см

Тср1 = м

Тср – средняя осадка после посадки на мель, м

∆Д = 1600 (6,8 – 6,5) = 480 m

2.Определим усилие, необходимое для снятия судна с мели

F = ƒ·∆Д = 0,32 480 = 153,6 m = 1506,8 кН

3.Найдем величину усилия, развиваемого совместно судами-спасателями при стягивании судна с мели

F1 = РПХ1 + 2РПХ 2,3 cos 30є = 480 + 2 287 0,866 = 977,1 кН

Количество груза, подлежащего снятию с судна

Р = m

Дифферентующий момент на 1 м

m = m/м

Определим абсциссу ц.т. снимаемого груза

хр = хƒ +

где ∆Тн = Тн — Тн1 = 6,5 – 5,2 = 1,3 м

∆Тк = Тк – Тк1 =7,1 – 7,8 = -0,7 м

хр = -0,6 + м

Задачи

Исходные данные	Номер задачи
	151	152	153	154	155	156	157	158	159	160
Д, m	127200	110000	45840	33350	18560	17900	17400	12740	9860	9530
, м	235,85	235	195	165	140,1	140	134,5	130,3	113	115
Тн , м	15,9	13,8	10,5	9,74	9,50	8,90	8,85	7,80	7,12	6,90
Т , м	16,0	14,0	10,7	9,74	9,68	8,93	9,15	7,85	7,16	7,00
Тк , м	16,1	14,2	10,9	9,74	9,86	8,96	9,45	7,90	7,20	7,10
Тн1 , м	13,0	11,2	8,8	7,62	6,10	7,20	8,00	6,78	5,92	5,93
Т 1, м	15,15	13,55	10,1	8,95	8,85	8,58	8,95	7,65	6,90	6,80
Тк1 , м	17,3	15,9	11,4	10,28	11,60	9,96	9,90	8,52	7,88	7,67
q, m /м	8400	8300	4670	3680	2430	2330	2200	1910	1600	1600
Н , м	230	210	255	207	144	146	140	136	120	120
хƒ , м	-0,5	-0,5	±0	-0,2	-3,1	-1,0	+0,6	-0,2	-0,8	-0,2
ƒ	0,22	0,42	0,30	0,38	0,32	0,22	0,42	0,30	0,38	0,32
РПХ1, кН	1679,1	1650,2	1239	771	750	565,4	713,1	532,4	438,2	398,5
РПХ2,3, кН	740	730	560	340	310	325	385	355	315	205,6

II. Снятие судов с мели способом отгрузки

Судно сидит на мели носовой частью. Пробоин нет. Силу присоса грунта не учитываем.

Исходные данные:

Д = 9220 m, = 115 м; Тн = 6,5 м; Тк = 7,1 м; Тн1 = 5,2 м; Тк1 = 7,8 м; число тонн на 1 м изменения средней осадки q = 1600 m/м, продольная метацентрическая высота Н = 120 м; поперечная метацентрическая высота h = 0,9 м; координаты ц.m. выгружаемого груза из носового трюма х1 = +40 м; z1 = +3 м; из кормового трюма х2 = -40 м; z2 = +8 м; абсцисса ц.m. ватерлинии

хƒ = -0,6 м.

Определить количество груза, которое необходимо выгрузить из носового и кормового трюмов, чтобы судно оказалось на плаву.

Решение.

Определим дифферентующий момент на 1 м:

m = m/м

Определим среднюю осадку до и после посадки на мель

Тср = м

Тср1 = м

Определим общее количество груза, подлежащего снятию с судна:

Р = ∆Д = q (Тср – Тср1) = 1600 (6,8 – 6,5) = 480 m

Определим абсциссу точки приложения равнодействующей сил реакции грунта:

хр = хƒ +

где ∆Тн = Тн — Тн1 = 6,5 – 5,2 = 1,3 м

∆Тк = Тк – Тк1 =7,1 – 7,8 = -0,7 м

хр = -0,6 + м

Определим количество груза, которое необходимо выгрузить из носового трюма:

Рн = Рm

6.Определим количество груза, которое необходимо выгрузить из кормового трюма: Рк = Р – Рн = 480 – 477 = 3 m*

7.Определим осадку носом после снятия груза:

Тн’ = Тн – Р6,5 – 480 м

Примечание: в случае отрицательной величины Рк это количество груза нужно погрузить в трюм

8.Определим осадку кормой после снятия груза:

Тк’ = Тк + Р7,1 + 480 м

9.Определим поправки на поперечную и продольную метацентрические высоты

∆h = —

где: ∆Тср = м;

z = м

∆h = —м;

∆Н = —= —м.

Задачи

Исходные данные	Номер задачи
	161	162	163	164	165	166	167	168	169	170
Д, m	110000	45840	33350	18560	17900	17400	12740	9860	9530	127200
, м	235	195	165	140,1	140	134,5	130,3	113	115	235,85
Тн , м	13,8	10,5	9,74	9,50	8,90	8,85	7,80	7,12	6,90	15,9
Тк , м	14,2	10,9	9,74	9,86	8,96	9,45	7,90	7,20	7,10	16,1
Тн1 , м	11,2	8,8	7,62	6,10	7,20	8,00	6,78	5,92	5,93	13,0
Тк1 , м	15,9	11,4	10,28	11,60	9,96	9,90	8,52	7,88	7,67	17,3
q, m/м	8300	4670	3680	2430	2330	2200	1910	1600	1600	8400
Н , м	210	255	207	144	146	140	136	120	120	230
h, м	2,0	2,6	1,03	1,03	0,96	0,95	0,97	0,99	0,91	2,5
хƒ , м	-0,5	±0	-0,2	-3,1	-1,0	+0,6	-0,2	-0,8	-0,2	-0,5
х1 , м	+82	+61	+54	+50	+50	+50	+45	+40	+40	+82
z1 , м	+12	+7,4	+8	+10	+5	+5	+5	+5	+4	+12
х2 , м	-60	-35	-29	-57	-50	-45	-50	-40	-40	-60
z2 , м	+12	+7	+8	+8	+5	+6	+6	+5	+4	+12

III. Снятие судна с мели при наличии крена в случае, когда внешняя кромка банки лежит позади миделя

Судно сидит на мели носовой частью и с креном на правый борт. Пробоин нет.

Исходные данные:

Д = 9220 m, = 115 м; Тн = 6,5 м; Тк = 7,1 м; θ = 0є; Тн1 = 5,2 м; Тк1 = 7,8 м;

θ1 = 5є пр/б; число тонн на 1 м изменения средней осадки q = 1600 m/м; продольная метацентрическая высота Н = 120 м; поперечная метацентрическая высота h = 0,9 м; координаты ц.m. выгружаемого груза из носового трюма х1=+40 м; из кормового трюма х2= -40 м; абсцисса ц.m. ватерлинии хƒ= -0,6 м.

Определить количество груза, которое необходимо снять из носового и кормового трюмов судна на мели, а также величину кренящего момента, который необходимо создать, чтобы судно оказалось на плаву.

Решение.

Определим величину дифферентующего момента на 1 м:

m = m/м

Определим среднюю осадку до и после посадки на мель:

Тср = м

Тср1 = м

Определим общее количество груза, подлежащего снятию с судна:

Р = ∆Д = q (Тср – Тср1) = 1600 (6,8 – 6,5) = 480 m

Определили абсциссу точки приложения равнодействующей сил реакции грунта:

хр = хƒ +

где ∆Тн = Тн — Тн1 = 6,5 – 5,2 = 1,3 м

∆Тк = Тк – Тк1 =7,1 – 7,8 = -0,7 м

хр = -0,6 + м

Определим количество груза, которое необходимо выгрузить из носового трюма:

Рн = Рm

Определим количество груза, которое необходимо выгрузить из кормового трюма:

Рк = Р – Рн = 480 – 477 = 3 m

Примечание: в случае отрицательной величины Рк это количество груза нужно погрузить в трюм.

Определим ординату точки точки приложения равнодействующей силы реакции грунта:

ур = м

Примечание: знак «-» при крене на правый борт, а знак «+» при крене на левый борт.

Определим значение кренящего момента, который необходимо создать, чтобы судно оказалось на плаву:

Мкр = -∆Д · ур = -480 · (-1,51) = +724,8 мм

Задачи

Исходные данные	Номер задачи
	171	172	173	174	175	176	177	178	179	180
Д, m	45840	33350	18560	17900	17400	12740	9860	9530	127200	110000
, м	195	165	140,1	140	134,5	130,3	113	115	235,85	235
Тн , м	10,5	9,74	9,50	8,90	8,85	7,80	7,12	6,90	15,9	13,8
Тк , м	10,9	9,74	9,86	8,96	9,45	7,90	7,20	7,10	16,1	14,2
Тн1 , м	8,8	7,62	6,10	7,20	8,00	6,78	5,92	5,93	13,0	11,2
Тк1 , м	11,4	10,28	11,60	9,96	9,90	8,52	7,88	7,67	17,3	15,9
θ1, град.	9є л/б	8є пр/б	10є пр/б	10є л/б	6є пр/б	10є л/б	5є л/б	8є пр/б	8є пр/б	5є л/б
q, m/м	4670	3680	2430	2330	2200	1910	1600	1600	8400	8300
Н , м	255	207	144	146	140	136	120	120	230	210
h, м	2,6	1,03	1,03	0,96	0,95	0,97	0,99	0,91	2,5	2,0
хƒ , м	±0	-0,2	-3,1	-1,0	+0,6	-0,2	-0,8	-0,2	-0,5	-0,5
х1 , м	+61	+54	+50	+50	+50	+45	+40	+40	+82	+82
х2 , м	-35	-29	-57	-50	-45	-50	-40	-40	-60	-60

IV. Снятие судна с мели дифферентованием в случае, когда лишь носовая часть киля лежит на грунте, а под остальной частью киля имеется достаточный запас глубин

Судно сидит на мели носовой частью. Пробоин нет. Имеется достаточный запас глубин под свободной частью киля. Силу присоса грунта не учитываем.

Исходные данные:

D =9220 m, =115 м, Тн =6,5 м, Т =6,8 м, Тк=7,1 м; Тн1=5,2 м, Т 1=6,5 м,

Тк1 = 7,8 м; число тонн на 1 м изменения средней осадки q = 1600 m/м; продольная метацентрическая высота Н = 120 м; абсцисса ц.m. перемещаемого груза х1 = +40 м; х2 = -40 м; абсцисса внешней кромки банки хА = +25 м.

Определить количество груза Р1, которое необходимо переместить по судну, чтобы оно оказалось на плаву.

Решение.

Определим дифферентующий момент на 1 м:

m = m/м

Определим количество груза, которое необходимо переместить по судну, чтобы оно оказалось на плаву:

Р1 =

где ∆Тн = Тн — Тн1 = 6,5 – 5,2 = 1,3 м

∆Тк = Тк – Тк1 =7,1 – 7,8 = -0,7 м

Р1 = = 406,5 m

Определим осадку носом после перемещения груза

Тн» = Тн — м

Определим осадку кормой после перемещения груза

Тк» = Тк + м

Задачи

Исходные данные	Номер задачи
	181	182	183	184	185	186	187	188	189	190
D, m	18560	17900	17400	12740	9860	9530	127200	110000	45840	33350
, м	140,1	140	134,5	130,3	113	115	235,85	235	195	165
Тн , м	9,50	8,90	8,85	7,80	7,12	6,90	15,90	13,80	10,50	9,74
Т , м	9,68	8,93	9,15	7,85	7,16	7,00	16,00	14,00	10,70	9,74
Тк , м	9,86	8,96	9,45	7,90	7,20	7,10	16,10	14,20	10,90	9,74
Тн1 , м	6,10	7,20	8,00	6,78	5,92	5,93	13,00	11,20	8,80	7,62
Т 1, м	8,85	8,58	8,95	7,65	6,90	6,80	15,15	13,55	10,10	8,95
Тк1 , м	11,60	9,96	9,90	8,52	7,88	7,67	17,30	15,90	11,40	10,28
q, m/м	2430	2330	2200	1910	1600	1600	8400	8300	4670	3680
Н , м	144	146	140	136	120	120	230	210	255	207
х1 , м	+50	+50	+50	+45	+40	+40	+82	+82	+61	+54
х2 , м	-57	-50	-45	-50	-40	-40	-60	-60	-35	-29
хА , м	+35	+50	+45	+45	+30	+30	+50	+50	+30	+30

V. Снятие судна с мели с помощью выгрузки после предварительного перемещения части груза с носа в корму в случае, когда лишь носовая часть киля лежит на грунте, а под остальной частью киля имеется достаточный запас глубин

Судно сидит на мели носовой частью и с креном на правый борт. Пробоин нет. Имеется достаточный запас глубин под свободной частью киля. Силу присоса грунта не учитываем.

Исходные данные: D =9220 m, =115 м, Тн=6,5 м, Т =6,8 м, Тк=7,1 м;

Тн1= 5,2 м, Т 1 = 6,5 м, Тк1 = 7,8 м; число тонн на 1 м изменения средней осадки q = 1600 m/м; продольная метацентрическая высота Н = 120 м; количество перемещенного груза Р1 = 200 m; абсциссы перемещенного груза

х1 = +40 м; х2 = -40 м; абсцисса выгружаемого груза х = +40; абсцисса внешней кромки банки хА = +25 м, абсцисса ц.m. ватерлинии хƒ = -0,6 м.

Определить количество груза, которое необходимо снять с судна, чтобы оно оказалось на плаву.

Решение.

1.Определим дифферентующий момент на 1 м: m = m/м

2.Определим величину потерянного водоизмещения:

∆D = q (Тср – Тср1) = 1600 (6,8 – 6,5) = 480 m

3.Определим количество груза, которое необходимо снять с судна, чтобы оно оказалось на плаву, если 200 m перемещено с носа в корму:

Р =

= m

где ∆Тн = Тн — Тн1 = 6,5 – 5,2 = 1,3 м ; ∆Тк = Тк – Тк1 =7,1 – 7,8 = -0,7м

Задачи

Исходные данные	Номер задачи
	191	192	193	194	195	196	197	198	199	200
D, m	17900	17400	12740	9860	9530	127200	110000	45840	33350	18560
, м	140	134,5	130,3	113	115	235,85	235	195	165	140,1
Тн , м	8,90	8,85	7,80	7,12	6,90	15,90	13,80	10,50	9,74	9,50
Т , м	8,93	9,15	7,85	7,16	7,00	16,00	14,00	10,70	9,74	9,68
Тк , м	8,96	9,45	7,90	7,20	7,10	16,10	14,20	10,90	9,74	9,86
Тн1 , м	7,20	8,00	6,78	5,92	5,93	13,00	11,20	8,80	7,62	6,10
Т 1, м	8,58	8,95	7,65	6,90	6,80	15,15	13,55	10,10	8,95	8,85
Тк1 , м	9,96	9,90	8,52	7,88	7,67	17,30	15,90	11,40	10,28	11,60
q, m/м	2330	2200	1910	1600	1600	8400	8300	4670	3680	2430
Н , м	146	140	136	120	120	230	210	255	207	144
Р1 , m	400	200	200	250	200	3000	2500	1000	1000	800
х1 , х, м	+50	+50	+45	+40	+40	+82	+82	+61	+54	+50
х2 , м	-50	-45	-50	-40	-40	-60	-60	-35	-29	-57
хА , м	+50	+45	+45	+30	+30	+50	+50	+30	+30	+35
хƒ , м	-1,0	+0,6	-0,2	-0,8	-0,2	-0,5	-0,5	±0	-0,2	-3,1

IV. Снятие судна с мели дифферентованием, если часть груза снята, и когда лишь носовая часть киля лежит на грунте, а под остальной частью киля имеется достаточный запас глубины

Судно сидит на мели носовой частью. Пробоин нет. Силу присоса не учитываем. Под свободной частью киля имеется достаточный запас глубины.

Исходные данные:

D = 9220 m, =115 м, Тн =6,5 м, Т =6,8 м, Тк =7,1 м; Тн1 =5,2 м,Т 1=6,5 м, Тк1 = 7,8 м; число тонн на 1 м изменения средней осадки q = 1600 m/м; продольная метацентрическая высота Н = 120 м; количество снятого груза

Р = 200 m; абсцисса выгруженного груза х = +40 м; абсцисса перемещенного груза х1 = +40, х2 = -40 м; абсцисса внешней кромки банки хА = +25 м, абсцисса ц.m. ватерлинии хƒ = -0,6 м.

Определить количество груза, которое необходимо переместить с носа в корму, чтобы судно оказалось на плаву, если часть груза Р = 200 m груза.

Решение

Определим дифферентующий момент на 1 м:

m = m/м

Определим величину потерянного водоизмещения:

∆D = q (Тср – Тср1) = 1600 (6,8 – 6,5) = 480 m

Определим количество груза, которое необходимо переместить с носа в корму, чтобы судно оказалось на плаву:

Р1 =

где ∆Тн = Тн — Тн1 = 6,5 – 5,2 = 1,3 м; ∆Тк = Тк – Тк1 =7,1 – 7,8 = -0,7 м

Р1 = m

Задачи

Исходные данные	Номер задачи
	201	202	203	204	205	206	207	208	209	210
D, m	17400	12740	9860	9530	127200	110000	45840	33350	18560	17900
, м	134,5	130,3	113	115	235,85	235	195	165	140,1	140
Тн , м	8,85	7,80	7,12	6,90	15,90	13,80	10,50	9,74	9,50	8,90
Т , м	9,15	7,85	7,16	7,00	16,00	14,00	10,70	9,74	9,68	8,93
Тк , м	9,45	7,90	7,20	7,10	16,10	14,20	10,90	9,74	9,86	8,96
Тн1 , м	8,00	6,78	5,92	5,93	13,00	11,20	8,80	7,62	6,10	7,20
Т 1, м	8,95	7,65	6,90	6,80	15,15	13,55	10,10	8,95	8,85	8,58
Тк1 , м	9,90	8,52	7,88	7,67	17,30	15,90	11,40	10,28	11,60	9,96
q, m/м	2200	1910	1600	1600	8400	8300	4670	3680	2430	2330
Н , м	140	136	120	120	230	210	255	207	144	146
Р , m	200	200	250	250	3000	2500	1000	1000	800	400
х , м	+50	+45	+40	+40	+82	+82	+61	+54	+50	+50
х1 , м	+50	+45	+40	+40	+82	+82	+61	+54	+50	+50
х2 , м	-45	-50	-40	-40	-60	-60	-35	-29	-57	-50
хА , м	+45	+45	+30	+30	+50	+50	+30	+30	+35	+50
хƒ , м	+0,6	-0,2	-0,8	-0,2	-0,5	-0,5	±0	-0,2	-3,1	-1,0

V. Снятие судна с мели при отсутствии запаса глубины под килем с учетом работы машины на задний ход

Судно сидит на мели носовой частью, грунт – глина с песком. Пробоин нет. Силу присоса грунта не учитываем.

Исходные данные:

D =9220 m, =115 м, Тн =6,5 м, Т = 6,8 м, Тк=7,1 м; Тн1=5,2 м, Т 1=6,5 м,

Тк1 = 7,8 м; число тонн на 1 м изменения средней осадки q = 1600 m/м; коэффициент трения стального корпуса судна о грунт ƒ = 0,32; упор винта заднего хода Рз.х.=384,6 кН; ц.m. выгружаемого груза из носового трюма х1= +40 м, из кормового трюма х2 = -40 м, абсцисса ц.m. ватерлинии хƒ = -0,6 м; продольная метацентрическая высота Н = 120 м.

Определить количество груза, которое необходимо выгрузить из носового и кормового трюмов, чтобы судно могло сняться с мели самостоятельно, работая машиной на задний ход.

Решение.

Определим дифферентующий момент на 1 м:

m = m/м

Определим общее количество груза, подлежащего снятию:

Р = ∆D = q (Тср – Тср1) = 1600 (6,8 – 6,5) = 480 m

Определим абсциссу точки приложения равнодействующей сил реакции грунта:

хр = хƒ +

где ∆Тн = Тн — Тн1 = 6,5 – 5,2 = 1,3 м

∆Тк = Тк – Тк1 =7,1 – 7,8 = -0,7 м

хр = -0,6 + м

Определим усилие, необходимое для снятия судна с мели:

F = g ƒ · ∆D = 9,81 · 0,32 · 480 = 1506,8 кН

Определим усилие, необходимое для снятия судна с мели с учетом работы винта на задний ход:

F1 = F – Рз.х. = 1506,8 – 384,6 = 1122,2 кН

Определим массу груза, подлежащего снятию с судна, чтобы можно было сняться с мели работой машины на задний ход

Р = m

Определим количество груза, которое необходимо выгрузить из носового трюма:

Рн = Рm

Определим количесво груза, которое необходимо выгрузить из кормового трюма: Рк = Р – Рн = 357,5 – 355,3 = 2,2 m

Задачи

Исходные данные	Номер задачи
	211	212	213	214	215	216	217	218	219	220
D, m	12740	9860	9530	127200	110000	45840	33350	18560	17900	17400
, м	130,3	113	115	235,85	235	195	165	140,1	140	134,5
Тн , м	7,80	7,12	6,90	15,90	13,80	10,50	9,74	9,50	8,90	8,85
Т , м	7,85	7,16	7,00	16,00	14,00	10,70	9,74	9,68	8,93	9,15
Тк , м	7,90	7,20	7,10	16,10	14,20	10,90	9,74	9,86	8,96	9,45
Тн1 , м	6,78	5,92	5,93	13,00	11,20	8,80	7,62	6,10	7,20	8,00
Т, 1, м	7,65	6,90	6,80	15,15	13,55	10,10	8,95	8,85	8,58	8,95
Тк1 , м	8,52	7,88	7,67	17,30	15,90	11,40	10,28	11,60	9,96	9,90
q, m/м	1910	1600	1600	8400	8300	4670	3680	2430	2330	2200
Н, м	136	120	120	230	210	255	207	144	146	140
ƒ	0,30	0,38	0,32	0,22	0,42	0,30	0,38	0,32	0,22	0,42
Рз.х., кН	425,9	350,6	318,8	1343,3	1343,3	991,2	618,8	600,0	452,3	570,5
хƒ , м	-0,2	-0,8	-0,2	-0,5	-0,5	±0	-0,2	-3,1	-1,0	+0,6
х1 , м	+45	+40	+40	+82	+82	+61	+54	+50	+50	+50
х2 , м	-50	-40	-40	-60	-60	-35	-29	-57	-50	-45

VI. Определение начальной скорости буксировщика при снятии с мели способом рывка

Исходные данные:

D = 600 m; скорость полного хода Vо = 6,2 м/с; длина буксирного троса

ℓт = 350 м; разрывное усилие троса Рразр. = 1373,4 кН; площадь сечения троса

Sт = 12,7 10-4 м2; модуль упругости стального троса Е = 8 107 кН/м2.

Определить начальную скорость буксировщика при снятии судна с мели способом рывка.

Решение.

Определим предельно допустимую нагрузку буксирного троса

Р = кН

Определим начальную скорость буксировщика

V =

Задачи

Исходные данные	Номер задачи
	221	222	223	224	225	226	227	228	229	230
D, m	18560	17900	17400	12740	9860	9530	6739	5628	4050	1620
Vo, м/с	9,2	8,1	8,1	7,4	7,45	7,6	6,7	7,0	9,6	6,94
ℓт, м	440	420	420	400	380	380	350	350	800	700
Рразр.,кН	1025	886	886	764,7	764,7	612,1	457,1	457,1	2982	1765,8
Sт х 10-4 м2	7,48	6,47	6,47	6,84	5,64	4,58	4,58	4,58	19,0	12,9

Рекомендованная литература:

1.Сборник задач по управлению судами. Учебное пособие для морских высших учебных заведений. Н.А. Кубачев, С.С. Кургузов, М.М. Данилюк, В.П. Махин. – М. Транспорт, 1984, стр. 109 — 121.

2. Управление судном и его техническая эксплуатация. Учебник для учащихся судоводительских специальностей высших инженерных морских училищ. Под редакцией А.И. Щетининой. 3-е издание. – М. Транспорт, 1983, стр. 491 – 509.

3.Управление судном и его техническая эксплуатация. Учебник для учащихся судоводительских специальностей высших инженерных морских училищ. Под редакцией А.И. Щетининой. 2-е издание. – М. Транспорт, 1975, стр. 491 – 516.

Управление судном. Под общей редакцией В.И. Снопкова, – М. Транспорт, 1991, стр. 115- 132.

Приложение 1

Номограмма NPL

Диаграмма А.И. Богданова для оценки параметров неблагоприятных попутных волн

5