Основные этапы выполнения контрольной работы

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К контрольной работе (РГЗ)

по дисциплине

«Перевозка особорежимных и опасных грузов»

для студентов специальности 26.05.05 «Судовождение»

очной и заочной форм обучения

на тему

«Расчёт крепления палубных и крупногабаритных и тяжеловесных грузов»

 

С Б С

 

 

Севастополь

2017

 

УДК 629.5.07

Методические указания к расчетно-графическому заданию и контрольной работе по дисциплине «Перевозки особорежимных и опасных грузов» для студентов специальности 26.05.05 «Судовождение» очной и заочной форм обучения. И.Н. Коберник, Е.В. Гембатый, — Севастополь: Изд–во СГУ, 2016. — 55 с.

Цель — рассмотреть основные принципы размещения и крепления палубных генеральных грузов и подвижной техники c учетом использования необходимого крепежного материала. Также изучить условия погрузки таких грузов с учетом необходимых вычислений в соответствии с требованиями международных нормативных документов, конвенций и кодексов. Дать дополнительные знания по английскому языку в плане использования морской терминологии на практике.

 

Соответствует минимальным требованиям стандарта подготовки вахтенных помощников судов валовой вместимости 500 и более, Конвенции ПДМНВ 78 с Манильскими поправками, раздела А–II, таблиц А–II/1 и А–II/2; а также МКУБ–93.

 

Рассмотрено и утверждено на заседании кафедры судовождение и безопасность судоходства, протокол

от «___» ________ № _____

 

 

Допущено учебно–методическим центром СГУ в качестве методических указаний.

 

Рецензент:

к.д.п., ст. преподаватель кафедры СБС Михайлов В.В.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Преамбула……………………………………..….4

2. Основные определения………….…………….…5

3. Основные этапы выполнения РГЗ………………6

4. Оценка сил, действующих на единицы груза…..6

5. Палубные грузы…….…………...........................18

6. Крепежные материалы…...…….………………..30

7. Держащая сила крепежных материалов………..41

8. Грузовые контейнера для не контейнерных судов.36

9. Требования ИМО к креплению палубных грузов.42

10. Расчетная программа LASHCON^TM… ..………….45

10.Библиографический список..…..……..….….……47

11.Приложение А. Примеры расчета усилий,

действующих на груз………………………………..48

12.Приложение Б. Расчетные и предельно возможные

значения высот волн 3%ной обеспеченности…...…52

13.Приложение В. Пример расчета необходимого крепления груза по программе LASHCON^TM……………53

14.Приложение Г. Перевод величины погрузочного фактора из м³/т в фт³/т……..……………………….……...54

15.Приложение Д. Варианты заданий на РГЗ ….….74

16.Приложение Е. Характеристики судна………….75

 

Преамбула

В соответствии с главами VI и VII «Международной конвенции по охране человеческой жизни на море», 1974 (SOLAS) и «Кодексом безопасной практики размещения и крепления груза», грузовые места, включая контейнеры, должны быть размещены и закреплены в течении всего рейса в соответствии с судовым Наставлением по креплению грузов, одобренным Администрацией. Наставление по креплению грузов должно быть на борту любого судна, предназначенного для перевозки грузовых единиц, как это указано в Циркулярном письме MSC/Circ.745 «Руководство по разработке наставлений по креплению грузов».

Цель, указанного выше Руководства, – убедиться в том, что Наставление по креплению грузов отражает все необходимые аспекты размещения и крепления грузов, учитывая особенности конкретного судна.

Важным моментом является соответствие средств крепления требованиям по функциональности и прочности, применяемых для данного судна и груза. Особое внимание должно уделяться теоретической подготовке командного состава, знанию ими значений и направлений воздействующих на груз сил, а также принципов правильного использования средств крепления грузовых мест.

Экипаж, а также другие лица, участвующие в креплении грузов должны быть проинструктированы в отношении правильного применения средств крепления грузовых мест на судне.

 

Основные определения

Крупногабаритные грузы (КГ) —грузовые места, один из размеров которых превышает лимитирующие: по длине 14,0 м; ширине (или диаметру) 3,4 м; высоте 3,4 м.

Тяжеловесные грузы (ТГ) — грузовые места массой более 35 т, размеры которых менее указанных параметров крупногабаритных грузов.Крупногабаритные тяжеловесные грузы (КТГ) — грузовые места массой более 35 т с размерами крупногабаритного груза.Уникальные крупногабаритные тяжеловесные грузы (УКТГ) — грузовые места массой более 100 т с размерами крупногабаритного груза.

Средства крепления груза — стационарные и съемные средства, используемые для крепления и поддержки грузовых мест.

Грузоотправитель ( shipper ) — владелец перевозимых грузов или лицо, действующее по его поручению.

    Самоходная техника (СТ) - легковые и грузовые автомобили, тракторы, экскаваторы, подъемно-транспортные, строительные, дорожные, сельскохозяйственные и другие колесные (КТ) и гусеничные (ГТ) самоходные машины.

     Прицеп (трейлер) (ПР) - высоко- или низкорамная прицепная платформа, имеющая оси впереди и сзади, используемая для транспортировки грузов по магистральным дорогам (магистральное транспортное средство).

     Полуприцеп (семитрейлер) (ПП) - высокорамная платформа, имеющая только заднюю ось (оси), с опорой передней части на седельное устройство тягача, соединяемое, с ним шкворнем, используемая для транспортировки грузов по магистральным дорогам.

Перевозчик — судовладелец или иное лицо, эксплуатирующее судно от своего имени на законном основании.

Грузовое место ( cargo unit) — означает транспортное средство, контейнер, платформу, поддон, пакет, паллет, либолюбой другой упакованный груз, который перевозится на судне, но стационарно незакреплен на нем как указано в Резолюции A.489 (XII).

Максимальная крепящая нагрузка (M aximum S ecuring L oad) — термин, применяемый для определения допустимой нагрузки на деталь крепления груза на судне. Максимальная крепящая нагрузка определяется в процентах от разрывной нагрузки и, кроме того, уменьшается с коэффициентом 1,5 для получения Расчётной Нагрузки, которая является допустимой рабочей нагрузкой.

Безопасная рабочая нагрузка (S afe W orking L oad) —может быть применена взамен, при условии, если она равна или превышает прочность, определенную для MSL. В таком случае, её использование равнозначно.

 

Основные этапы выполнения контрольной работы

 

Работа выполняется в соответствии с заданием, приведённым в Приложении Д, на листах формата А4. Номер варианта выбирается по сумме двух последних цифр зачётной книжки, район плавания судна – по последней цифре номера учебной группы. Технико–эксплуатационные характеристики судна – в Приложении Е.

В процессе работы и выполнения расчетов необходимо реализовать следующие задания:

 

1. Рассчитать силы, действующие на предложенный к перевозке груз.

2. Рассчитать или подобрать в соответствии с положениями РД 31.11.21.19-96 . Правила безопасности морской перевозки подвижной техники количество найтовов, деревянных подкладок для гусеничной или колёсных упоров для колёсной техники.

3. На основании произведённых расчётов подобрать способ и средства крепления предложенного груза (по таблицам характеристик средств крепления). Дать необходимое обоснование. (по РД 31.11.21.19-96).

4. Составить в табличной форме перечень необходимых многооборотных и разовых средств крепления груза.

5. Произвести анализ прочности и соответствия крепления следуя «правилу большого пальца».

6. Сделать эскиз схемы крепления груза с необходимыми пояснениями.

7. При сдаче контрольной работы (РГЗ) ответить на вопросы преподавателя, касающиеся выполнения работы.

 

4. Оценка сил, действующих на единицы груза

Основные положения

При нахождении в море судно совершает шесть типов движения: три линейных и три угловых (рисунок 1).

                            YAW

                         HEAVE

 

                                                     

SWAY

  

SURGE

                                            ROLL

 

    PITCH

 

Рисунок 1 — Силы, действующие на судно.

Силы, воздействующие на груз в рейсе формируются за счёт:

- земной гравитации;

- ускорений, возникающих при движении судна;

а для палубных грузов ещё и из:

- давления и воздействие порывов ветра;

- воздействия волн.

Силы, возникающие от воздействия ветра и волн пропорциональны только площади открытой для ветра и волн поверхности груза.

Силы, которые могут возникать во время рейса различаются по величине и частоте их возникновения в зависимости от нескольких параметров, таких как:

- расположение на судне;

- размеры судна;

- случай загрузки судна;

- поведение судна в рейсе;

- время года (ожидаемые погодные условия);

- район плавания.

          4.2 Реакции грузовых мест

При воздействии внешних сил на грузовое место, последнее может реагировать следующим образом:

Скольжение: Продольный тип движения. Наиболее вероятная реакция грузового места. Как правило возникает из-за отсутствия достаточного крепления в горизонтальном направлении, что уменьшает трение грузового место об опору.

Опрокидывание: Угловой тип движения. Редко возникающая реакция груза и присущая сравнительно высоким, по отношении к их основанию, грузовым местам и штабелям грузов.

Деформация: Нарушение целостности грузового места как правило происходит под воздействием вертикальных сил земной гравитации. В результате деформации возможно ослабление натяжения средств крепления. Также возможно распространение обломков груза по палубе.

Падение за борт: Возникает в результате срыва грузового места, погруженного на верхнюю палубу судна, волнами. При достаточной плавучести, грузовая единица может всплыть на поверхность моря.

Как показано на рисунке 2, силы, которые могут быть компенсированы соответствующими средствами крепления для предотвращения смещения, в общем случае могут быть разложены на следующие составляющие, каждая из которых действует относительно своей оси:

- продольная (longitudinal sliding);

- поперечная (transversal sliding);

- вертикальная (vertical pressure).

Поперечные силы или результирующие от воздействия поперечных, продольных, а также вертикальных сил, обычно возрастают с увеличением высоты штабеля и продольного расстояния штабеля от центра углового движения судна. Наиболее существенные силы возникают при размещении груза дальше в нос и в корму.

Поперечные силы возрастают с увеличением метацентрической высоты.

Причиной чрезмерно большой метацентрической высоты могут являться:

- неудачная конструкция судна;

- неправильное размещение груза;

- неправильное размещение бункера и балласта.

Для того, чтобы не допустить возникновения чрезмерных сил, воздействующих на груз, последний должен быть распределён таким образом, чтобы значение метацентрической высоты не было меньше допустимого минимума и, в то же время, не превышало допустимого максимального значения.

В дополнение к силам, описанным выше, на груз, расположенный на верхней палубе, также воздействуют силы, возникающие от воздействия ветра и волн.

Неправильное управления судном (например, в отношении курса и/или скорости) может также стать причиной возникновения дополнительных неблагоприятных сил, воздействующих на груз.

Значение сил, воздействующих на груз, могут быть вычислены с помощью расчётных методов, часть из которых приведена в настоящем методическом указании.

Использование устройств, уменьшающих качку судна, может улучшить поведение судна в море. Однако, воздействие таких устройств не должно приниматься во внимание при расчёте и планировании размещения и крепления.

Рисунок 2 — Силы, действующие на грузовое место

Эмпирический метод

Общая величина максимальной нагрузки крепежных деталей на каждой стороне грузового места (как с левого, так и с правого борта) должна равняться весу самого места.

Этот метод, подразумевающий поперечное ускорение в 1 g (9,81 м/с²), применяется почти к любому судну, независимо от места размещения груза, остойчивости и условий загрузки судна, времени года и района плавания.

Метод, однако, не только не принимает во внимание отрицательное влияние углов, под которыми крепления соединяются с грузовым местом, и неоднородное распределение нагрузок между деталями крепления, но и положительный эффект трения.

Недостатки данного метода:

1) Опыт показывает, что данный метод даёт надёжные результаты при небольшом количестве найтовов, распорок и др. устройств как это обычно бывает при равномерном распределении нагрузок.

2) Уменьшение эффективности средств крепления грузов, связанное с тем, что найтовы расположены под определёнными углами, компенсируется дополнительным, удерживающим грузовое место, эффектом трения, при выполнении условия, что вертикальные найтовы, расположены под углом, не превышающем 60°, а горизонтальные - под углом, не превышающем 30°, при этом трение между грузовым местом и палубой увеличивается с помощью сепарационного или подобного материала.

3) При отклонении от указанных выше условий, необходимо увеличить количество используемого крепёжного материала.

4) Так как данная методика не учитывает воздействие продольных сил, необходимо также обеспечить наличие держащих сил в продольном направлении с помощью продольных составляющих держащих сил поперечных найтовов и/или сил трения.

Расчетный метод

Внешние силы, воздействующие на грузовое место в продольном, поперечном и вертикальном направлениях, получаются из формулы:

где:  – суммарныепродольные, поперечные и вертикальные силы;

m – масса места;

 – продольное, поперечное и вертикальное ускорение;

 – продольная и поперечная сила ветрового давления;

 – продольная и поперечная сила удара волн.

Таблица 1 — Основные данные ускорений

Поперечное ускорение , м/с2										Прод. ускорение , м/с2
Верх палубы	7,1	6,9	6,8	6,7	6,7	6,8	6,9	7,1	7,4	3,8
Низ палубы	6,5	6,3	6,1	6,1	6,1	6,1	6,3	6,5	6,7	2,9
Твиндек	5,9	5,6	5,5	5,4	5,4	5,5	5,6	5,9	6,2	2,0
Внизу трюма	5,5	5,3	5,1	5,0	5,0	5,1	5,3	5,5	5,9	1,5
Вертикальное ускорение , м/с2
	7,6	6,2	5,0	4,3	4,3	5,0	6,2	7,6	9,2

 

Приведенные в таблице 1 величины поперечных ускорений включают составляющие сил тяжести, килевой качки и подъема судна на волне, параллельно палубе. Приведенные величины вертикальных ускорений не включают составляющую статического веса.

Основные данные ускорений рассматриваются применимыми в следующих условиях эксплуатации:

1. Неограниченный район плавания;

2. Любое время года;

3. Продолжительность рейса — 25 дней;

4. Длина судна (L) – 100 м;

5. Эксплуатационная скорость — 15 узлов;

6. Отношение B/GM 13. (B — ширина судна, GM — метацентрическая высота).

При эксплуатации судна в ограниченном районе плавания может предусматриваться снижение этих величин, принимая также во внимание сезон года и продолжительность рейса.

Для судов, длина которых отличается от 100 м и скорость которых отличается от 15 узлов, величины ускорений корректируются коэффициентом, приведенным в таблице 2.

Таблица 2 — Коэффициент корректуры ускорений в зависимости от длины и скорости судна

Длина (м) Скорость (уз.)	50	60	70	80	90	100	120	140
6	1,06	0,95	0,88	0,80	0,74	0,70	0,61	0,54
9	1,20	1,09	1,00	0,92	0,85	0,79	0,70	0,63
12	1,34	1,22	1,12	1,03	0,96	0,90	0,79	0,72
15	1,49	1,36	1,24	1,15	1,07	1,00	0,89	0,80

 

Дополнительно, для судов, соотношение B/GM у которых менее 13, величины поперечных ускорений исправляются коэффициентом, приведенным в таблице 3.

 

Таблица 3 — Коэффициент корректуры при B/GM 13

B/GM	7	8	9	10	11	12	13 и более
Верх палубы	1,56	1,40	1,27	1,19	1,11	1,05	1,00
Низ палубы	1,42	1,30	1,21	1,14	1,09	1,04	1,00
Твиндек	1,26	1,19	1,14	1,09	1,06	1,03	1,00
Трюм	1,15	1,12	1,09	1,06	1,04	1,02	1,00

 

Следует соблюдать нижеследующие предосторожности:

В случае резонансной качки с амплитудой более +30°, величины поперечных ускорений могут быть больше, указанных в таблицах. Для устранения резонанса должны быть приняты эффективные меры.

В случае следования с высокой скоростью против волнения, при появлении слемминга, величины продольных и вертикальных ускорений могут быть больше, указанных в таблицах. Следует предусмотреть соответствующее снижение скорости.

В случае следования на большом попутном волнении судна, остойчивость которого не на много превышает минимально допустимую, следует ожидать большую амплитуду бортовой качки с величинами поперечных ускорений более приведенных в таблицах. Следует предусмотреть изменение курса.

Силы от воздействия ветра и волн на груз, расположенный на верхней палубе учитываются упрощенно следующим образом:

сила давления ветра = 1 кН/м²

сила ударов волн = 1 кН/м²

Удары волн могут вызывать силы, превышающие вышеуказанную величину. Эта величина рассматривается как оставшаяся неизбежная сила, после того, как были приняты все соответствующие меры по предотвращению ударов волн о палубный груз.

Силы ударов волн применяются к высоте до 2 м палубного груза выше верхней палубы или люковых крышек.

В рейсах с ограниченным районом плавания силой ударов волн можно пренебречь.

Расчеты равенства предпочтительнее выполнить для:

- скольжения груза в направлении бортов судна;

- опрокидывание груза в направлении бортов судна;

- скольжение груза в направлении нос –корма судна в условиях снижения трения.

В случае симметричного расположения устройств крепления достаточно произвести соответствующие расчеты в отношении одного направления.