Теория и практика управления судном

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 57 040

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 · V_o судна с ВФШ и ДВС после команды СТОП и пройденное за это время расстояние (время свободного торможения и выбег судна).

Масса судна m = 10 000 т, скорость полного хода V_o = 7,5 м/с, сопротивление воды при скорости V_o R_o = 350 кН, начальная скорость V_н = 7,2 м/с.

Решение.

Масса судна с учетом присоединенных масс воды

m₁ = 1,1 m = 1,1 10 000 = 11 000 т Инерционная характеристика судна

S_о =

Продолжительность первого периода (до остановки винта)

t₁ = 2,25

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

V₁ = 0,6 V_o = 0,6 7,5 = 4,5 м/с Расстояние, пройденное в первом периоде, принимая =0,2

S₁ = 0,5 S_o ?n = 0,5· 1768·?n

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

V = 0,2 V_о = 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

t_в = t₁ + t₂ = 115 + 524 = 639? 640 с

9. Выбег судна

S_в = S₁ + S₂ = 614 + 1295 = 1909? 1910 м.

— в радианах

Пример 2

Определить время падения скорости до V = 0,2 V_о 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 V_н? 0,6 V_o

m = 10 000 т, V_o = 7,5 м/с, R_o = 350 кН, V_н = 4,0 м/с

Решение

1. m₁ = 1,1 m = 1,1 10 000 = 11 000 т

2. S_о =

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

V₁ = 0,6 V_o = 0,6 7,5 = 4,5 м/с

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

5. V = 0,2 · V_o = 0,2 · 7,5 = 1,5 м/с Время падения скорости от V_н = 4,0 м/с до V = 1,5 м/с

где е_вт = 0,5 — коэффициент сопротивления для ВФШ

V_н = V₁

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

Пример 3

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

m = 10 000 т, V_o = 7,5 м/с, R_o = 350 кН, V_н = 7,2 м/с

Решение.

m₁ = 1,1 m = 1,1 10 000 = 11 000 т

S_о =

V = 0,2 V_o = 0,2 7,5 = 1,5 м/с Время падения скорости до V = 1,5 м/с где V₁ = V_н = 7,2 м/с ,

е_вт? 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 Р_з.х. = 320 кН.

m = 10 000 т, V_o = 7,5 м/с, R_o = 350 кН, V_н = 7,2 м/с

Решение

Масса судна с учетом присоединенных масс

m₁ = 1,1 m = 1,1 10 000 = 11 000 т Инерционная характеристика судна

S_о =

Продолжительность первого периода (до остановки винта)

t₁ = 2,25

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

V₁ = 0,6 V_o = 0,6 7,5 = 4,5 м/с

5. Расстояние, пройденное в первом периоде

S₁ = 0,5 S_o ?n ,

где Р_е — тормозящая сила винта, работающего в режиме гидротурбины и составляющая примерно 0,2 R_o, т. е. = 0,2

S₁ = 0,5 1768 ?n

Продолжительность второго периода

t₂ =, где V₁ = 4,5 м/с Р_е = 0,8 Р_з.х. = 0,8 320 = 256 кН

t₂ =

7. Расстояние, пройденное во втором периоде

S₂ = 0,5 S_o ?n т.к. к концу второго периода V = 0, то

S₂ = 0,5 S_o ?n = 0,5 1768 ?n

8. Время активного торможения

t_й = t₁ — t₂ = 115 + 168 = 283 с

9. Тормозной путь

S_й = 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 Р_з.х. = 320 кН и торможение осуществляется со скорости V_н? 0,6 V_o.

Масса судна m=10 000т, скорость полного хода V_o=7,5 м/с, сопротивление воды на скорости V_o R_o=350 кН, начальная скорость V_н=4,0 м/с.

Решение

Масса судна с учетом присоединенных масс

m₁ = 1,1 m = 1,1 10 000 = 11 000 т Инерционная характеристика судна

S_о =

Скорость в конце первого периода, когда останавливается винт

V₁ = 0,6 V_o = 0,6 7,5 = 4,5 м/с В случае, если V_н? V₁ = 0,6 V_o (V_н = 4,0 м/с, V₁ = 4,5 м/с), винт останавливается мгновенно и t₁ = 0; S₁ = 0.

Тормозящая сила винта Р_е = 0,8 Р_з.х. = 0,8 320 = 256 кН Время активного торможения

t = ,

где V₁ = V_н = 4,0 м/с

t = = 154 с Тормозной путь

S = 0,5 S_o ?n ,

где V₁ = V_н = 4 м/с

S = 0,5 1768 ?n

Пример 6

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

m = 10 000 т, V_o = 7,5 м/с, R_o = 350 кН, V_н = 7,2 м/с

Решение

Масса судна с учетом присоединенных масс

m₁ = 1,1 m = 1,1 10 000 = 11 000 т Инерционная характеристика судна

S_о =

Продолжительность активного торможения

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

где для ВРШ Р_е = Р_з.х. = 320 кН Т.к. к концу периода торможения V = 0, то тормозной путь судна

S = 0,5 S_o ?n, где V₁ = V_н = 7,2 м/с

S = 0,5 1768 ?n

Задачи

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

Определить время активного торможения и тормозной путь после команды ЗПХ

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. 37 — 43.

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. 191 — 196.

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

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

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

Тема: «Расчет безопасной якорной стоянки»

Пример

Танкер водоизмещением? = 84 500 тонн, длина L = 228 м, средняя осадка d_ср = 13,6 м, высота борта Н_б = 17,4 м, масса якоря G = 11 000 кг, калибр якорной цепи d_ц = 82 мм, глубина места постановки на якорь Н_гл = 30 м, грунт — ил, наибольшая скорость течения V_т = 4 уз., угол между направлением течения и ДП и_т = 20є, усиление ветра по прогнозу до u = 10−12м/с, угол между ДП и направлением ветра q_u = 30є. По судовым документам площадь проекции надводной части корпуса судна на мидель

А_u = 570 м², то же на ДП В_u = 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

q_о = 0,021 d_ц² = 0,021 82² = 141,2 кг/м

2.Вес погонного метра якорной цепи в воде

q_w = 0,87 q_о = 0,87 141,2 = 122,84 кг/м

3. Высота якорного клюза над грунтом Н_кл = Н_гл + (Н_б — d_ср) = 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;

ѓ - коэффициент трения цепи о грунт дан в условии задачи: ѓ=0,15

6. Определим силу ветра, действующую на надводную часть судна

R_A = 0, 61 Сх_а uІ (А_u cos q_u + B_u sin q_u), где Сх_а — аэродинамический коэффициент задачи дан в условии Сх_а=1,46

R_A = 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

R_т = 58, 8 В_т V_т² sin и_т, где:

В_т — проекция подводной части корпуса на ДП судна, В_т? 0,9 L d_cp = 0,9 · 228 · 13,6 = 2790,7? 2791 м²

V_т — скорость течения в м/с

V_т = 4 уз.? 2 м/с

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

8.Определим силу рыскания судна при усилении ветра

R_ин = 0,87 G = 0,87 11 000 = 9,57 m = 93,882 кН

9.Сумма действующих на судно внешних сил

? R = R_А + R_т + R_ин = 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 F_г = F_х =? R (н) = 10 · G · К и коэффициенте динамичности К_д = 1,4

где:

К = 1,3 — удельная держащая сила грунта,

q_w = 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

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

13. Определим силу наибольшего натяжения якорной цепи у клюза

F₂ = 9,81 q_w

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.

Рекомендованная литература:

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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 t_v1 на скорости V_H1 = 7,2 м/с (14 уз.), если V_o = 7,5 м/с (14,6 уз.), а S_o = 2500 м.

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

Решение

t_v1 = с = 4 м 42 с

Задачи

Определить инерционную характеристику t_v на скорости V_H.

Пример 2

Судно, следуя против течения, подходит к причалу со скоростью V_H' = 3 уз. Относительно грунта. Скорость течения V_т = 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 t_v = 7 мин.

Решение

а) V_H = V_H' + V_т = 3 + 2 = 5 уз.

Скорость относительно воды у причала:

V = V_т = 2 уз.; ?V = V_H — V = 5 — 2 = 3 уз.

S = кб б) V_H = 5 уз.

Скорость относительно воды у причала

V = V_т + 0,5 = 2 + 0,5 = 2,5 уз.; ?V = V_H — V = 5 — 2,5 = 2,5 уз.

S = кб

Задачи

Судно следует против течения к причалу со скоростью V_н 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 V_уз.

Пример 3

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

Решение

S_т = 1,3 б (1 + б) S_о

где б =

S_т = 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 щ_з.х., если скорость перед дачей заднего хода V_н. Известна тормозная характеристика судна Р_з.х./R_о, соответствующая частота вращения винта на полный задний ход щ_з.хо., инерционная характеристика S_{о ,} скорость полного хода V_о.

Пример 4

Определить кинетическую энергию навала судна Д = 250 000 тонн на докфиндер причала при скорости подхода V = 0,1 м/с, коэффициент энергии навала К_н = 0,9, коэффициент присоединенной массы м = 0,35, g = 9,81 м/с².

Решение.

W = к_н тонн

Задачи

Определить кинетическую энергию навала судна

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

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. 57−62.

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. 284−286.

3. 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 и = 3є, при изменении плотности воды от с₁ = 1,025 m/м³ до с₂ = 1,008 m/м³ при поправке на пресную воду? Т = 213 мм и от проседания на мелководье.

Решение

Увеличение осадки от крена

?Ткр tg и = tg 3є = 0,61 м Формула используется при и? 8

2. Увеличение осадки от изменения плотности воды

?Тпл = · ?Т = 213 = 0,15 м

3. Увеличение осадки от проседания на мелководье

?Т_vґ = · при 1,5 << 4

или ?Т_v = при? 1,4

где К_v — коэффициент, зависящий от см. таблицу

L/B К_v L/B К_v

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; ?Т_vґ = · = 0,84 м

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

?Тк = Кк? Т_vґ, 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

?Т_v = Кк? Т_vґ = 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 + ?Тv_к = 0,15 + 0,92 =1,07 м т. е. максимальное увеличение осадки? Т = 1,60 м

2. Максимальная динамическая осадка Тдин = Тсm + ?Т = 9,80 + 1,60 = 11,40 м

Задачи

Определить суммарное увеличение осадки:

1) от крена судна и ;

2) при переходе судна из воды с плотностью с₁ в воду с плотностью с₂ при поправке на пресную воду? Т ;

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

4) при увеличении дифферента на корму и максимальную осадку

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 Т_ср=10,80 м, объемное водоизмещение судна

V_об =34 635 м³, глубина Н=12, 40 м, скорость судна V=8 уз.

Решение

1. Коэффициент общей полноты судна

2. Увеличение осадки на мелководье

3. Увеличение осадки в канале

Задачи

Пример 3

По методу NPL определить изменение осадки танкера: L= 300 м на скорости 14 уз. при Тcm = 13,5 м;

дифферент ш = 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? д?90

— отношение длины судна к его ширине ;

— отношение глубины моря к осадке 1,1??1,5 ;

— число Фруда по глубине Fr_h = 0,10,6;

Решение

1. 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);

2. Из точки В провести горизонталь на правую часть номограммы до пересечения с линиями заданного дифферента ш = 0 (точка С — нос, точка С' - корма);

3. 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=+1,98 м, приращение осадки кормой? Тк=+1,48 м

Задачи

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;

t_u = 10мин = 600с — промежуток времени между обсервациями;

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

С^о = 5 ^о — учитываемый угол сноса;

С^о = - ошибка в угле сноса;

щ = 0.1 град/c — средняя угловая скорость поворота;

Z = 30м — необходимый навигационный запас.

* V, уз. перевести в V м/с

Решение

в = 2 д_m + 2V (t_u + t_з) =

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

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

Решение

в = 2 д_m + = 2? 200 + + 23,5 + 2? 30= =510 м.

Ширина фарватера не достаточна.

Задачи

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

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

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. 48 — 57.

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. 383 — 392.

3. 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 V_s = 10 уз.; поперечная метацентрическая высота h = 0,9 м; курсовой угол направления движения волны q = 45є; длина волны л = 90 м.

Решение

1. 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

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 ф как среднее арифметическое.

Определить среднее значение длины волн.

Дано: Скорость судна V_s = 10 уз.; курсовой угол направления движения волны q = 30є; кажущийся период волн ф ?= 7 с.

Решение

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

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

Ордината полученной точки соответствует длине волны л = 130 м.

Задачи

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 V_s = 12 уз., q = 120є; период собственных поперечных колебаний судна Т_и = 18 с; период собственных продольных колебаний судна Т_ш = 8 с, кажущийся период волн ф?= 12 с.

Решение

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

2. Из точки пересечения горизонтали с ординатой, равной л = 140 м и кривой ф? = Т_и = 18 с, проводим в нижнюю часть диаграммы линию чистого резонанса по бортовой качке.

3. Рассчитаем и (можно воспользоваться шкалой в верхней части диаграммы)

4. Из точек пересечения кривых ф? = 14 с и ф? = 26 с с горизонталью л = 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 ф?=Т_ш=8 с горизонталью л=140м. Линии, ограничивающие резонансную зону по килевой качке, проводим из точек пересечения горизонтали л=140 м с кривыми ф? =Т_ш / 1,3=8/1,3=6 с и ф? =Т_ш /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

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, ф рассчитывать с точностью до 1 с.

Дано: Т_и = 20 с; h_3% = 4 м.

Решение

Из точек шкал, А и В, соответствующих h_в = 4 м, проводим горизонтали до пересечения с кривой ф? = 20 с в части диаграммы, расположенной выше кривой ф? = ?.

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

Рассчитываем Т_и / 1,3 = 15,4 с и Т_и / 0,7 = 28,6 с. Так же, как и кривая ф?=20с, кривые ф?= и ф?= 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

ф? = 29 с горизонталями h_3% = 4 м шкалы В, а крайней правой — точка пересечения кривой ф? = 15 с и горизонталями h_3% = 4 м шкалы А. Внешнюю полуокружность курсовых углов диаграммы вертикали пересекут в точках со значением 115є и 132є.

Задачи

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;

Т_н — осадка носом, м;

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

В — ширина судна, м;

л_max — длина волны максимальная, м;

h_{в 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; Т_н = 6,5 м; л_max = 120 м; h_{в 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

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 л > или л <

Дано: В = 14 м; h = 0,96 м.

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

Решение

л > = = 408 м или л < = = 122 м

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

Задачи

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 ф? = Т_и

Дано: L = 56 м; л = 60 м; Т_и = 10 с.

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

Решение

1. Рассчитываем ф? = 1,54? Т_и = 1,54? 10 = 15 с.

2. Из точек пересечения горизонтали, соответствующей л = 60 м с кривыми ф? = 15 с (по обе стороны кривой ф? = ?) опустим вертикали, которые в нижней части диаграммы ограничат опасную зону. В данном случае в пределах графика горизонталь пересекает только кривую ф? = 15 с, расположенную выше кривой ф?= ?. 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

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; л = 110 м; h_в 3% = 7 м.

Определить необходимость использования диаграмм А. И. Богданова.

Решение

1. 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 h_в 3% расчеты или определим эту величину по формуле

h _{3% расч.} = 0,22 • L^0,715 = 0,22 116 ^0,715 = 6,8 м

2. Рассчитаем отношения

3. По значениям л/L=0,95 и h_в3% / h_3%=1,03, используя внешнюю оцифровку шкал, проводим горизонтальную и вертикальную линии.

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

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

Задачи

Пример 3

Выбор оптимальных условий для движения судна.

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

Т_и = 14 с; Т_ш = 6 с; л = 100 м. (Приложение 8)

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

Решение

1. == 11 с; == 20 с; = =4,5 с; = =8,5 с.

2. Строим резонансные зоны.

3. Приводим волну на курсовой угол q = 96ч125є.

Задачи

Пример 4

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

_и = 13 с; Т_ш = 7 с; л = 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

ф? = 1,54? Т_{и ;} ф? = 1,54? 13 = 20 с.

2. Строим резонансную зону бортовой качки для

ф? = = = 10 с и ф? = = 19 с.

3. Строим резонансную зону килевой качки для

ф? = = 5,5 с и ф? = = 10 с.

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

Задачи

Рекомендованная литература

для решения задач для плавання в штормовых условиях

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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 ?_б = 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 ѓ;

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

Решение

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

2. Параметр буксирной линии а = .

3. Определим х — половину длины между судами

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

= 0,14 944

х = 0,14 944 = 0,14 944 1000 = 149,44 м

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

5. Определим — 1 = - 1 = 1,1 119 — 1 = 0,1 119

6. Определим стрелку провеса буксира ѓ=0,1 119 = 0,1 119 1000=11,2 м

7. Длина буксирного троса с допустимой стрелкой провеса ѓ_доп = 8 м Из формулы

— 1

= = = 126,74 м? 127 м

Задачи

IІ. Расчет неоднородной симметричной буксирной линии

Пример решения

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

Определить:

1)расстояние между судами АВ;

2)стрелку провеса ѓ_Е.

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 ?_ц — длина половины цепного участка буксира

4. Для участка цепи ?_ц = 25 м определим

= 0,14 915

х_1D = 0,14 915 = 0,14 915 167 = 24,91 м

— 1 = - 1 = 0,1 114

ѓ'_E = 0,1 114 = 0,1 114 167 = 1,86 м

5. Для участка ВМ определим? = ?_т + ?_ѓ = 180 + 187 = 367 м

= 0,28 953

х_2В = 0,28 953 = 0,28 953 1250 = 361,93 м

— 1 = - 1 = 0,4 221

ѓ_м = 0,4 221 = 0,4 221· 1250 = 52,76 м

6. Для участка МД = ?_ѓ = 187 м определим