Устройство каналов с размывом грунта используется на мягких грунтах, когда другие способы снятия судна с мели не дали положительных результатов.
Обычно для размыва грунта используются специализированные /суда-спасатели, буксиры, ледоколы. Поскольку эффективность размыва находится в прямой зависимости от уклона гребного вала, на судне-спасателе создается максимально возможный дифферент на корму. Далее спасатель становится на якоря на безопасной глубине и заводит на аварийное судно стальные; швартовы. После обтягивания якорных цепей и швартовых он/дает ход, постепенно увеличивая обороты. Направление размыва грунта и ширина канала определяются перекладками руля и разворотами судна-спасателя с помощью якорей и швартовых. Во время работы промерами периодически контролируются глубины и ведется наблюдение за струей от винтов. Отсутствие в струе частиц грунта свидетельствует о том, что размыв на данном участке закончен.
Необходимо отметить, что все перечисленные способы снятия судна с мели в сложных случаях посадки используются комплексно. Например, производят дифферентовку и частичную разгрузку судна, затем для увеличения стягивающего усилия заводят якоря. Буксировке судна для снятия с мели другими судами или спасателями обычно предшествуют все перечисленные ранее способы уменьшения силы реакции грунта, и в самых неблагоприятных случаях производится образование канала размывом грунта, если в направлении стягивания имеются недостаточные глубины. При наличии водотечности корпуса до начала работ по снятию с мели производится заделка пробоин и откачка воды из затопленных отсеков.
Задание 3. РАСЧЕТ КРЕПЛЕНИЯ ПАЛУБНЫХ ГРУЗОВ
На палубе перевозят грузы, не боящиеся подмочки, и те, которые не могут быть погружены в трюм по своим физико-химическим свойствам. К таким грузам относят лес, пробку, тяжеловесы, кислоты, громоздкий груз и др.
Прием груза на палубу при пустых трюмах или при отсутствии балласта не разрешается. Перед погрузкой с палубы убирают все лишние вещи, заготовляют и укладывают обычно по диагонали подкладочный материал, при надобности палубу подкрепляют временными деревянными пиллерсами.
Крепление палубного груза должно быть особенно надежным. Для этого стальные тросы или цепи заводят за особенно прочные части корпуса и вооружения — мачты, кнехты, комингсы люков, а также за специальные обухи и рымы. Обтягивание производят механическими талрепами. Палубный груз крепят так, чтобы в аварийных случаях часть его или весь груз полностью можно было быстро отдать. Палубный груз не должен закрывать палубных устройств, механизмов и пр.
Между палубным грузом и фальшбортом необходимо оставлять достаточное пространство для стока воды, попадание которой возможно в штормовую погоду.
При укладке палубных грузов оставляют свободные и безопасные проходы для команды, а если груз уложен по всей палубе, то устраивают переходные мостки с поручнями и леерами.
Таблица 3.1
| Исходные данные для расчетов крепления палубных грузов
| |||
| Исходные данные | Вариант 1 | Вариант 2 | Вариант 3 |
| Перевозится тяжеловес (ящик прямоугольной формы) весом 30 тонн, размером 5 * 2 * 3 м (длина,высота, ширина), установленный на палубе вдоль судна между комингсом люка и фальшбортом | |||
| Максимальный угол крена, ° | 30 | 35 | 35 |
| Максимальный угол дифферента, ° | 8 | 9 | 10 |
| Период бортовой качки, с | 20 | 18 | 15 |
| Период килевой качки, с | 25 | 30 | 20 |
| Высота волны, м | 5 | 6 | 4 |
| Координаты центра тяжести груза, м: X Y Z | 15 7 12 | 25 7 10 | 30 8 11 |
| Допустимая нагруз-ка на палубу, кН/м2 | 45 | 45 | 45 |
Номер варианта аналогичен номеру буксирующего судна.
Задания к разд. 3 контрольной работы:
1. Подобрать найтовы для крепления груза.
2. Проверить, является ли достаточной прочность палубы при перевозке груза во время качки.
Расчет крепления палубного груза выполняется в соответствии с рекомен-дациями ИМО
В приложении ИМО Кодекса безопасной практики размещения и крепления груза - «Методы оценки эффективности устройств крепления нестандартных грузов» - определен следующий порядок расчета сил, действующих на груз.
1. Расчет внешних сил, действующих на груз в продольном, поперечном и вертикальном направлениях, выполняется по формуле
F (x, y, z) = ma (x, y, z) + Fw (x, y) + Fs (x, y),
где F (x, y, z) - продольные, поперечные и вертикальные силы;
m - масса груза;
a (x, y, z) - продольное, поперечное и вертикальное ускорение (табл. 3.2);. Fw (x, y) - продольная и поперечная сила ветрового давления Рвет, кН,
Рвет = 1,5 S п = 1,5*5*2 = 15 кН
Ре = 1,5 S п = 1,5*3*2 = 9кН
где Sn - площадь парусности груза (соответственно поперечная и продольная).
Fs (x, y) - продольная и поперечная сила удара волн.
3.1. Расчет силы ударов волн при заливании грузов,
F ( x , y ) = pS(x,y)
где S (x, у) - площадь заливания поверхности, перпендикулярная соответственно осям X, Y;
p = 7,4 кН - при высоте заливания 0,6 м;
p = 19,6 кН - при высоте заливания 1,2 м.
Fs(x) = P*S(x) = 7,4*5*3 = 111 кН
Fs(y) = P*S(y) = 7,4*3*2 =44,4 кН
Если высота заливания находится в пределах от 0,6 до 1,2 м, то величина p определяется методом линейной интерполяции.
Таблица3.2
Приведенные величины поперечных ускорений включают составляющие сил тяжести, килевой качки и подъёма судна на волне параллельно палубе. Приведенные величины вертикальных ускорений не включают составляющую статического веса.
Основные данные ускорений рассматриваются применительно к следующим условиям эксплуатации:
- неограниченный район плавания;
- любое время года;
- длина судна L = 100 м;
- эксплуатационная скорость 15 уз;
- отношение B/GM > 13 (В - ширина судна, GM- метацентрическая высота).
Для судов, длина которых отличается от 100 м, а скорость - от 15 уз, величины ускорений корректируются коэффициентом, приведенным в табл. 3.3
Таблица 3.3 Коэффициент корректуры ускорений в зависимости от длины и скорости судна
| Скорость, УЗ
|
|
|
|
| Длина, м |
|
|
| |||||||||||
| 50 |
60 |
70 |
80 |
90 | 100 | 120 |
140 |
160 |
180 | 200 | |||||||||
| 9 | 1,20 | 1,09 | 1,00 | 0,92 | 0,85 | 0,79 | 0,70 | 0,63 | 0,57 | 0,53 | 0,49 | ||||||||
| 15 | 1,49 | 1,36 | 1,24 | 1,15 | 1,07 | 1,00 | 0,89 | 0,80 | 0,73 | 0,68 | 0,63 | ||||||||
| 18 | 1,64 | 1,49 | 1,37 | 1,27 | 1,18 | 1,10 | 0,98 | 0,89 | 0,82 | 0,76 | 0,71 | ||||||||
| 21 | 1,78 | 1,62 | 1,49 | 1,38 | 1,29 | 1,21 | 1,08 | 0,98 | 0,90 | 0,83 | 0,78 | ||||||||
| 24 | 1,93 | 1,76 | 1,62 | 1,50 | 1,40 | 1,31 | 1,17 | 1,07 | 0,98 | 0,91 | 0,85 | ||||||||
Дополнительно для судов, у которых соотношение B/GM < 13, величины поперечных ускорений исправляются коэффициентом, приведенным в табл. 3.4.
Таблица 3.4 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 |
F(x) = ma(x) + Fw(x) + Fs(x) = 30*3.8*0,85*1,05+15+111 = 227,7
F(y) = ma(y) + Fw(y) + Fs(y) = 30*7,1*0,85*1,05+9+44,4 = 243,5
F(z) = ma(z) + Fw(z) + Fs(z) = 30*7.6*0,85*1,05 = 203,5
3.2. Усилия, возникающие в найтовы при бортовой качке(F н)
Под действием опрокидывающих моментов, приведенных на рис. 7, составим уравнение моментов относительно точки N
F н cos a * h к + F н sin a * b + Pzb / 2 = Pyhg + P ' yha + P " y h з,
откуда находим
F н = (Pyhg + P' y hn + P " y h з – 0,5 Pzb)/(bsin a + hkcos a)
(30*7,1*0,85*1,05*1+9*1+44,4*0,3-0,5*30*7,6*0,85*1,05)
F н = 
= 30,8
(3*0,866+2*0,5)
Рис. 7. Схема действия сил на палубный груз:
hk - расстояние по вертикали от палубы до верхней точки крепления найтова;
b - ширина ящика;
hg - расстояние по вертикали от, палубы до середины ящика;
hn - половина высоты площади парусности;
h 3 - половина высоты заливания.
Условно можно принять, что hn = h 3 = hg равно половине высоты ящика.
Ру- силы инерции и тяжести по оси Y (Pу=m*а(у)); ..
Р z - силы инерции и тяжести по оси Z (Pz=m*a(z));
Р'у - поперечная сила ветрового давления (Fw(y));
P "у - поперечная сила удара волн (Fs(y)).
Под действием сил, смещающих груз, составляем уравнения сил:
Fy = Ру + Р'у + P "у (1) Р z + F н sin a = N; (3)
Fy= F н cos a + Fmp (2) Fmp = fN, (4)
где N - реакция опоры (палубы);
f - коэффициент трения-скольжения. Подставляя значения в уравнения (2) - (4), получим:
Fy = F н cos a + fPz + fF н sin a.
Fy = (30,8 *0,5+0,15*30*7,6*0,85*1,05+0,15* 30,8*0,566 = 48,5
Принимая коэффициент f равным 0,15 (сталь - сталь); 0,5 (сталь -дерево), находим:
Fн = (Fy – fPz)/(cos a + fsin a)
F н = (48,5 – 0,15*30*7,6*0,85*1,05)/0,5+0,15*0,866 = 28,6
Из полученных значений F н выбирается большее, которое и принимается за усилие, возникающее в найтовых при бортовой качке. Выбираем 30,8
3.3. Усилия, возникающие в найтовых при килевой качке
Учитывая небольшую по сравнению с бортовой амплитуду килевой качки, уравнения опрокидывающих моментовй можно не составлять. Необходимо составить только уравнения сил, смещающих груз аналогично бортовой качке, откуда определяется усилие, возникающее в найтовых:
Fн1 = (Fx – fPz)/ cos b + fsin b)
Fн1 = (227,7 – 0,15*30*7,6*0,85*1,05)/0,5+0,15*0,866 = 328,7
где b - угол между продольным найтовым и палубой.
Расчет крепления груза
Поперечные и продольные найтовы для крепления груза выбираются в соответствии с ГОСТ 7679-69 по разрывному усилию Fp аз которое
определяется по формуле:
Fp аз = Fнk = 30,8*3 = 92,4
где k - коэффициент запаса прочности (для крепления палубного груза k = 3; для крепления груза в трюмах k = 2,5).
Если для крепления используется несколько найтовых n, то они выбираются по формуле:
Fp аз = Fнk/ n = 92,4/n
Дополнительная нагрузка на палубу при обтяжке найтовых принимается равной 10 -12% от суммарного разрывного усилия всех найтовых.
