Расчет дифферента и осадок судна при фактической загрузке

Оптимальным размещением груза по трюмам является наличие дифферента судна в корму (при разности между носовой и кормовой осадкой в интервале от 0 до 40 см). При наличии дифферента в нос для получения требуемого дифферента рекомендуется переместить некоторое количество груза из одного трюма в другой, а на люковых крышках перераспределить палубный груз. Требуемый дифферент определяется также с учетом расхода судовых запасов.

В течение рейса судна происходит уменьшение судовых запасов (топливо, вода). Поэтому в речных условиях плавания судно необходимо погрузить таким образом, чтобы при проходе мелководных или лимитирующих участков пути дифферент приближался к нулю или же максимальная осадка (осадка судна кормой/носом) при наличии дифферента не превышала проходную осадку на участках с ограниченными глубинами.

Расчет изменения дифферента от расходования судовых запасов.

Время следования судна от порта погрузки до лимитирующего участка речного пути (t^ог) находится по нормам следования судов смешанного река-­море плавания по внутренним водным путям для соответствующею направления (см. табл. 28 Прил. 1):

t^ог = t^ог_х + t^ог_ст, сут. [2.41.]

где: t^ог - время следования судна от порта погрузки до лимитирующего участка пути (участка с ограниченными глубинами), сут.;

t^ог_х — ходовое время от порта до лимитирующего участка пути, сут.;

t^ог_ст — стояночное время в пути от порта погрузки до лимитирующего участка пути, сут. (время шлюзования, стоянки в каналах и т.п.).

Количество топлива (р^ог_т) и воды (р^ог_в), израсходованное при следовании судна от порта погрузки до лимитирующего участка речного пути, равно:

р^ог_т = σ^т_х t^ог_х + σ^т_ст t^ог_ст, тонн [2.42.]

р^ог_в = σ^в t^ог, тонн [2.43.]

где: р^ог_т - количество (масса) топлива, израсходованного за время следования судна от порта погрузки до лимитирующего участка, тонн;

р^ог_в - количество (масса) пресной воды, израсходованной за время следования судна от порта погрузи! до лимитирующего участка, тонн;

σ^т_х - суточный расход топлива на ходу, т/сут. (см. табл. 6 Прил. I);

σ^т_ст - суточный расход топлива на стоянке, т/сут. (см. табл. 6 Прил. 1);

σ^в - суточный расход воды, т/сут. (см. табл. 6 Прил. 1).

Общее количество судовых запасов, израсходованных за время следования судна от порта погрузки до лимитирующего участка (р^ог_з) равно;

р^ог_з = р^ог_т + р^ог_в , тонн [2.44 ]

Далее определяется весовое водоизмещение судна при прохождении участка пути с ограниченными глубинами (лимитирующего участка), с учетом расходования судовых запасов:

Δ^ог = Δ^ф - р^ог_з , тонн [2.45.]

Зная общее весовое водоизмещение судна при прохождении участка пути с ограниченными глубинами (Δ^ог) по таблице 15 Приложения 1 находим среднюю осадку судна при прохождении лимитирующего участка (d^ог_ср).

Отсюда, определяем изменение средней осадки на момент подхода к участку пути с ограниченными глубинами (∂ d_ср),

∂ d_ср = d^ог_ср - d_ср , м [2.46.]

Изменение средней осадки на момент подхода к участку пути с ограниченными глубинами (∂ d_ср) можно определить, воспользовавшись таблицей 20 Приложения 1. Зная общее весовое водоизмещение судна, при прохождении участка пути с ограниченными глубинами (Δ^ог) из таблицы находим значение числа тонн, приходящихся на 1 см осадки судна (р_1см).

При известном общем количестве судовых запасов, израсходованных за время следования судна от порта погрузки до лимитирующего участка, тонн (р^ог_з) применяем формулу:

∂ d_ср = р^ог_з / р_1см , м [2.47.]

По значению весового водоизмещения судна при прохождении участка пути с ограниченными глубинами (Δ^ог) по таблице 19 Приложения 1 находим момент, дифферентующий судно на 1 см осадки (М^ог_1см).

Далее необходимо определить суммарный статический момент судна от количества израсходованного запаса топлива и воды.

М^из_х = р^ог_т * х^т_g + р^ог_в * х^в_g, тм [2.48.]

где:

М^из_х - суммарный статический момент относительно миделя судна от количества израсходованного запаса топлива и воды, тм;

х^т_g — абсцисса центра тяжести расходной цистерны топлива, м (см. табл. 6 Прил. 1);

х^в_g - абсцисса центра тяжести расходной цистерны пресной воды (табл. 6 Прил. 1).

Изменение дифферента судна при подходе к участку пути с ограниченными глубинами рассчитывается путем деления суммарного статического момента израсходованного судового запаса топлива и воды на момент, дифферентующий судно на 1 см осадки (М^ог_1см).

∂Ψ = , м [2.49.]

где: ∂Ψ - изменение дифферента судна при подходе к участку пути с ограниченными глубинами, м;

М^ог_1см - момент, дифферентующий судно на 1 см осадки (см. табл. 19 Прил. 1).

Положительное значение суммарного статического момента от количества израсходованного топлива и воды и положительное значение изменения дифферента при подходе к участку пути с ограниченными глубинами может означать увеличение осадки судна кормой и уменьшение осадки судна носом, а отрицательные значения - соответственно уменьшение осадки судна кормой и увеличение осадки судна носом.

Установление окончательного дифферента судна.

Случай 1. Средняя осадка судна после погрузки судна (d^п_ср) равна максимально допустимой осадке в условиях ограниченных глубин на речных участках пути (d^ог_max), т.е. d^п_ср = d^ог_max.

Дифферент, необходимый для нормальной посадки судна после погрузки и последующего прохождения участков речного пути с ограниченными глубинами (Ψ¹), может быть установлен следующим образом:

Ψ¹ = ∂d_ср + ∂Ψ, м [2.50.]

Случай 2. Средняя осадка судна после погрузки судна (d^п_ср) меньше максимально допустимой осадки в условиях ограниченных глубин на речных участках пути (d^ог_max), т.е. d^п_ср ˂ d^ог_max.

Дифферент, необходимый для нормальной посадки судна после погрузки и последующего прохождения участков речного пути с ограниченными глубинами (Ψ¹), может быть установлен следующим образом:

(-0,4) < Ψ¹ ≥ (d^п_ср - d^ог_max) + ∂d_ср + ∂Ψ, м [2.51.]

Окончательный дифферент судна должен быть установлен в пределах от 0 до (- 0,4 м), т.е. судно грузится на ровный киль или с дифферентом в корму.

Корректировка весовых нагрузок для создания необходимой посадки судна

Установив необходимый дифферент, определяем новую абсциссу центра тяжести системы судно - груз (х¹_g) по формуле:

х¹_{g =} , м [2.52.]

Отсюда определяем статический момент нагрузок относительно миделя судна (М¹_х), необходимый для нормальной посадки судна:

М¹_х = Δ^ф • х¹_g, тм [2.53.]

Находим разность между статическим моментом нагрузок относительно миделя по предварительной загрузке судна (М⁰_х) и статическим моментом нагрузок относительно миделя (М¹_х), необходимым для нормальной посадки судна (∂ М¹_х ):

∂ М¹_х = М⁰_х - М¹_х , тм [2.54.]

На последнем этапе расчета следует обратиться к таблице весовых нагрузок, подсчитанной для предварительной загрузки судна.

Если ∂М¹_х ≠ 0, то требуется корректировка таблицы весовых нагрузок по трюмам или палубному грузу. Это достигается следующим образом. 

Случай 1. Грузовместимость трюмов используется не полностью и груз размещается только в грузовых трюмах.

Следует переместить такое количество груза из одних трюмов в другие, чтобы сумма статических моментов перемещенных нагрузок равнялась ∂М¹_х. При этом статические моменты учитываются как по трюмам, из которых убирается груз, так и статические моменты по трюмам, в которые груз перемещается. Если величина ∂М¹_х незначительна или судно имеет только один трюм, допускается перемещение груза в отдельном трюме, путем изменения x_g по этому трюму, на величину не более 1/2 длины трюма.

Случай 2. Грузовместимость трюмов используется полностью и груз размещается только в грузовых трюмах (груз с высоким УПО).

Учитывая, что переместить груз из одних трюмов в другие нет возможности, необходимо недогрузить некоторое количество груза в одном или нескольких трюмах, чтобы сумма статических моментов этих грузов равнялась ∂М¹_х. Следует отметить, что в этом случае изменится начальное водоизмещение.

Случай 3. Грузовместимость трюмов используется полностью, но груз размещается не только в грузовых трюмах, но и на палубе.

Этот случай аналогичен предыдущему, но действия по перемещению груза или уменьшению его количества по сравнению с предварительным размещением касаются только палубы/ люковых крышек.

После корректировки в курсовом проекте необходимо:

1. Представить таблицу уточненных весовых нагрузок судна, с определением новых Pⁱ , x_g, z_g, M_x, M_z, Δ^1ф (если необходимо).

2. По уточненному размещению груза в трюмах и на люковых крышках рассчитать новый дифферент, уточнить среднюю осадку и осадки носом и кормой после окончания погрузки судна, используя вышеприведенные формулы и методику расчетов.

(Расчеты, связанные с прохождением участка с ограниченной глубиной и расходом судовых запасов на данном этапе производить не требуется).

Если таблица весовых нагрузок судна не требует корректировки, то, за основу следует принять предварительное размещение груза, указав об этом в тексте курсового проекта.