ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА УСИЛИЙ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ГРУЗ

Рис. А1. Силы, действующие на груз.

 

Пример 1. Рассчитать усилия и спроектировать элементы крепления груза, перевозимого на верхней палубе судна, имеющего следующие размерения и характеристики:

длина между перпендикулярами, м           L = 110,0

ширина, м                                                     B = 15,0

высота борта, м                                            H = 8,0

осадка, м                                                        T = 4,8

метацентрическая высота, м                       h = 0,8

скорость судна, узлы                                   V = 13,0

высота фальшборта над верхней палубой, м h_ф = 1,2

Судно не имеет скуловых килей.

Груз массой 200 т и размерами 10 x 4 x 3 м расположен на верхней палубе у борта. Координаты центра тяжести груза X = 25,0 м; Y = 4,0 м; Z = 10,0 м.

Судно совершает рейс в океане в летнее время. Кроме указанного груза на судне имеются другие грузы.

В связи с этим расчетная высота волны 3%-ной обеспеченности принимается максимально возможной: h = 11 м.

Определяем 3% отношения:

длины к ширине — 110 / 15 = 7,33;

ширины к осадке — 15 / 4,8 = 3,125;

метацентрической высоты к ширине: 0,8 / 15 = 0,053.

Число Фруда:

Центр тяжести груза располагается выше верхней палубы на величину 10,0 - 8,0 = 2,0 м.

Наибольшие усилия, действующие на единичные грузы, могут определяться по формулам:

 

 

Либо коэффициент А выбирается из таблицы: 

 

h3%	3	4	5	6	7	8	9	10	11
A	0,222	0,328	0,441	0,558	0,672	0,777	0,869	0,944	1,0

    

 

 

K - коэффициент, равный 1 при наличии скуловых килей площадью более 1,5% от площади ватерлинии и равный 1,4 при отсутствии скуловых килей. Если площадь скуловых килей менее 1,5%, значение коэффициента K определяется линейной интерполяцией.

Безразмерные составляющие сил трения определяются по формуле:

где  = 0,55 - коэффициент трения дерева по металлу.

(f  для пар: сталь – сталь = 0,15; дерево – дерево = 0,50; дерево – резина = 0,70; сталь – резина = 0,70).

Предварительное натяжение найтовов не учитывается, так как по ряду причин нельзя гарантировать подтягивание найтовов в течение всего рейса.

Безразмерные силы давления ветра определяются по формулам:

где: проекция груза на плоскость миделя  м²;

проекция груза на диаметральную плоскость  = 18 м².

Масса груза P = 200 т.

Безразмерная поперечная сила от удара волны определяется по формуле:

где:

l = 10 м — длина груза вдоль борта;

h_ф = 8 + 1,2 - 4,8 = 4,4 м — высота фальшборта над ватерлинией

h_w = 8 + 3 - 4,8 = 6,2 м — наибольшая высота груза над ватерлинией.

    Сила удара волны в поперечном направлении учитывается только для грузов, расположенных на открытой палубе на расстоянии не более 3 м от борта.

Действующие усилия определяются по формулам:

16,9 тс;

X < 0; X = 0;

Груз представляет собой мощную металлическую конструкцию, закрепленную на деревянном основании. Найтовы и упоры могут быть установлены практически в любых местах груза. Упоры и крепления найтовов могут быть установлены практически на любой жесткой связи на судне.

Из конструктивных соображений устанавливаются одинаковые упоры, привариваемые к палубе двусторонним швом калибра 6 мм.

Предельная нагрузка, на которую рассчитан упор, равна 50 тс.

Опасная нагрузка от сил, действующих на упоры, исходя из значений коэффициента запаса K_з = 1,3, равна:

Таким образом, к продольным сторонам груза достаточно установить (76,57 / 50 = 2) по 2 упора с каждой стороны, а к поперечным сторонам можно упоры не устанавливать.

По следующим формулам определяем моменты сил, опрокидывающие груз относительно осей, проходящих через устанавливаемые упоры:

 

Следует установить найтовы, препятствующие опрокидыванию груза только вокруг продольной оси. Из конструктивных соображений устанавливаем найтовы в плоскости упоров. Тогда с каждой стороны груза будет установлено по m = 2 найтова.

Усилие, действующее на один найтов, определяется по формуле:

где l_y= 5 м — плечо поперечного найтова относительно продольной оси.

Опасная нагрузка троса равна 0,5P_разр.

Следовательно,

Откуда разрывное усилие стального каната:

Этому разрывному усилию соответствует стальной канат диаметром 9,9 мм, типа ЛК-Р, маркировочной группы 1568 Мпа (160 кгс/кв. мм).

Талрепы и скобы выбираются таким образом, чтобы их допустимая нагрузка была не менее 1,48 тс: скоба СА-20 - по ОСТ 5.2312-79, талрепы 20-ОС-ВВ - по ОСТ 5.2314-79.

Палуба судна должна быть рассчитана на предельную нагрузку

Пример 2. Рассчитать усилия, действующие на тот же груз, перевозимый на том же судне, что и в примере 1, с той разницей, что судно оборудовано скуловыми килями, а груз расположен в трюме.

Центр тяжести груза X = 25,0 м; Y = 4,0 м; Z = 2,5 м.

Ни один из параметров не выходит за пределы, указанные в примере 1. Безразмерные составляющие от веса и сил инерции, действующие на единичный груз:

Безразмерные составляющие сил трения X_тр = Y_тр = 0,310 такие же, как в примере 1.

Составляющие сил давления ветра и силы удара волны равны нулю, так как груз размещен в трюме.

Действующие усилия по формулам:

X < 0; X = 0;

Z = 288 тс,

как в примере 1.

Опасная нагрузка от действующих усилий на упоры, исходя из значения коэффициента запаса K_з = 1,3, равна:

Таким образом, к продольным сторонам груза достаточно установить по два упора, рассчитанных на опасную нагрузку 20 тс, а к поперечным сторонам не устанавливать.

По формулам определяем моменты сил, опрокидывающие грузы относительно осей, проходящих через устанавливаемые упоры:

 

Найтовы не нужны, так как опрокидывание груза не произойдет.

 

                Для гусеничной техники.

Расчёт количества балок, подкладываемых под гусеницы подвижной техники производится по схеме:

Площадь, которую должна занимать грузовая единица:

                            (м²).

 

                          ;

  Где : n – количество балок;

           q – допустимая нагрузка на палубу;

           m – масса грузового места (т);

           g – ускорение свободного падения = 9,81 м/сек;

           r – общая длина балки (см);

           s – нагруженная длина балки (см);

          W – момент сопротивления сечения балки (см³).

                                 (см³).

       Где b и h – сечение балки, см.

       Расстояние, на котором укладываются балки друг от друга :

                                     ;

     Где L – длина грузового места, (м).  

      

        Произвести проверку расчёта:

                     ;

       Где: s - нагруженная длина балки (см);  

  

ПРИЛОЖЕНИЕ Б.

РАСЧЕТНЫЕ И ПРЕДЕЛЬНО ВОЗМОЖНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ВЫСОТ ВОЛН 3%-ОЙ ОБЕСПЕЧЕННОСТИ

Район плавания	Высота волн, м
	Расчетная высота волны		Предельно возможная (не реже 1 раза в 30 лет)
	зимой	летом
Северное, Берингово, Охотское моря	7,5	6,5	16
Норвежское, Гренландское, Баренцово моря, Полярная зона Атлантики	9,0	6,5	16
Балтийское, Белое, Красное моря	6,5	4,5-5,0	12
Карское море	-	8,0	-
Японское море	9,5	4,5	-
Желтое, Восточно-Китайское, Южно-Китайское моря	7,5	6,0	12,0
Средиземное море	7,0	6,0	12,0
Черное и Каспийское моря	5,5	4,5	12,0
Азовское море	-	3,5	-
Умеренная зона Северной Атлантики	11,0	7,5	20,0
Умеренные зоны Южной Атлантики и Индийского океана	12,0-13,0	9,0-10,0	21,0
Умеренная и Субтропические зоны северной части Тихого океана и умеренная зона южной части Тихого океана	12,0-13,0	9,0-10,0	21,0
Тропическая зона Северной Атлантики	9,0	6,0	16,0
Тропические зоны Южной Атлантики и Индийского океана	6,0	6,0	14,0
Тропическая зона Тихого океана и зона экавториально-тропических муссонов Индийского океана	11,0	11,0	20,0

Примечание: Расчетные значения высот волн 3%-ной обеспеченности наблюдается не более 1-2 дней в сезон (3 мес).

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ПЕРЕВОД ВЕЛИЧИНЫ УДЕЛЬНОГО ПОГРУЗОЧНОГО ОБЪЁМА ( STOWAGE FACTOR) ИЗ М³/Т В ФТ³/Т

Таблица Г.1 — Перевод величины погрузочного

            объёма из м³/т в фт³/т

м3/т	0,00	0,01	0,02	0,03	0,04	0,05	0,06	0,07	0,08	0,09
0,0	-	0,36	0,72	1,08	1,43	1,79	2,15	2,51	2,87	3,23
0,1	3,59	3,95	4,30	4,66	5,02	5,38	5,74	6,10	6,46	6,82
0,2	7,17	7,53	7,89	8,25	8,61	8,97	9,33	9,68	10,04	10,40
0,3	10,76	11,12	11,48	11,84	12,20	12,55	12,91	13,27	13,63	13,99
0,4	14,35	14,71	15,07	15,42	15,78	16,14	16,50	16,86	17,22	17,58
0,5	17,94	18,29	18,65	19,01	19,37	19,73	20,09	20,45	20,80	21,16
0,6	21,52	21,88	22,24	22,60	22,96	23,32	23,67	24,03	24,39	24,75
0,7	25,11	25,47	25,83	26,19	26,54	26,90	27,26	27,62	27,98	28,34
0,8	28,70	29,05	29,41	29,77	30,13	30,49	30,85	31,21	31,57	31,92
0,9	32,28	32,64	33,00	33,36	33,72	34,08	34,44	34,79	35,15	35,51
1,0	35,87	36,23	36,59	36,95	37,31	37,66	38,02	38,38	38,74	39,10
1,1	39,46	39,82	40,17	40,53	40,89	41,25	41,61	41,97	42,33	42,69
1,2	43,04	43,40	43,76	44,12	44,48	44,84	45,20	45,56	45,91	46,27
1,3	46,63	46,90	47,35	47,71	48,07	48,43	48,78	49,14	49,50	49,86
1,4	50,22	50,58	50,94	51,29	51,65	52,01	52,37	52,73	53,09	53,45
1,5	53,81	54,16	54,52	54,88	55,24	55,60	55,96	56,32	56,67	57,03
1,6	57,39	57,75	58,11	58,47	58,83	59,19	59,54	59,90	60,26	60,62

фт³/т

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

Варианты заданий для выполнения КР (РГЗ).

Вар.	Марка	Тип судна	Габаритные размеры, м
	Подвижная техника		Масса, т	Длина м	Ширина     м	Bысота м
1.	БЕЛАЗ - 548А	1	28,8	7,15	3,70	3,10
2.	БЕЛАЗ-7510	1	21,4	6,20	3,40	2,95
3.	МАЗ - 525	1	24,50	7,40	3,25	3,86
4.	АЦ- 8,0 - 40 - 24ВР (пожарная)	1	13,15	9,44	2,50	3,15
5.	Гусеничный вездеход PANTHER T22	1	16,96	9,083	3,479	3,176
6.	Трактор трелёвочный гусеничный ЛТ 187	1	16,1	6,86	2,70	3,99
7.	ТЗ 16 топливозаправщик	1	23,00	11,38	2,64	2,95
8.	Т-10МБ трактор гусеничный	1	16,76	4,21	2,28	3,25
	Бульдозеры
9.	Б - 10МБ	1	19,56	6.26	2,48	3,18
10.	ТС - 10	1	16,60	6,42	3,24	3,09
11.	CAT-D7R	1	24,962	4,74	2,88	3,29
12.	CАТ - D8K	1	31,98	5,26	2,79	3,15
	Экскаваторы
13.	"Hyundai R220lС-9sh"	1	21,90	9,53	2,99	2,92
14.	"Hyundai R180LC-T'	1	18,40	8,99	2.59	2,92
15.	ЭО-4121	1	21,20	6,80	3,00	3,00
16.	ЭО-5015	1	12,25	6.10	2,77	5.70
17.	КМ - 602	1	21,25	9,20	2,83	5,90
	Автокраны
18.	К - 104	1	22.80	14, 30	2,73	3,91
| Автопогрузчики
00.	Т-157 (тракторный)	1	18,22	6,82	3,25	2,25

                    

                Размещение груза –  на крышке трюма № 3.

 

Сезон и район плавания выбирать по последней цифре номера группы:

 

Вариант 1 – Зима, тропическая зона Северной Атлантики;

                 Осадка судна – 6,9 м. Скорость 12,5 узлов.

                 h = 1,25 m. q = 2,3 т/м² .

 

Вариант 2 – Зима, умеренная зона Северной Атлантики;

                 Осадка судна – 7,2 м. Скорость 13,0 узлов.

                 h = 1,30 m. q = 2,2 т/м²

 

Вариант 3 – Зима, умеренная зона Индийского океана;

                Осадка судна – 7,0 м. Скорость 12,0 узлов.

                h = 1,15 m. q = 2,4 т/м²

ПРИЛОЖЕНИЕ Е.

Технико-эксплуатационные характеристики судна             

                             SHIP’S PARTICULARS

 

 

TYPE OF VESSEL -       GENERAL CARGO, SINGLE DECKKER

MAIN ENGINE  -     DIESEL ITO M558 HUS-MER, 4926 Kw

GRT                                                                      6941

NRT                                                                      3601

LIGHT SHIP DISPLACEMENT                                3256,00 MT   

DWT                                                                     12062 MT

DWCC                                                         11680 MT

LOA                                                                      128.77 M

LBP                                                                       120.00 M

BREADTH                                                            19.80 M

SUMMER DRAFT                                                8.23 M

MOULDED DEPTH                                              10.50 M

FREE BOARD (SUMMER)                               2286 MM

SPEED IN CARGO/IN BALLAST                        10,5 / 13,0 KNOTS

 

СУММАРНАЯ ПЛОЩАДЬ БОРТОВЫХ

КИЛЕЙ                                                                           54,0 М²

 

SHAPE OF HOLDS: B/C WITH TOP AND BOTTOM SIDE TANKS

DECK CARGO SWINGING DERRICKS: 4 X 10 MT.

HATCHCOVERS:             PONTOON TYPE.

LOADING DES.                            TANKTOP 8,5 t/sq.m.

                                                      MAINDECK 2,5 t/sq.m.

                                                      PONTOON 2,3 t/sq.m.