Практична робота №2 131спз (Варіант 28)
Теоретична частина
Складання вантажного плану судна, що перевозить генеральні вантажі, є складним завданням, тому що крім необхідності забезпечення загальної та місцевої міцності корпусу судна, оптимального диференту і остійності, необхідно для збереження перевозимого вантажу враховувати його транспортні характеристики.
При проектуванні сучасних вантажних суден велика увага приділяється їх пристосованості до перевезення вантажів. Практично всі судна будуються з кормовим розташуванням машинного відділення і надбудови (all aft), що забезпечує виділення для вантажних приміщень циліндричної вставки корпусу судна. В результаті більшість вантажних приміщень мають зручну для вантажних робіт форму параліпипеда. Практично тільки перший трюм має складну форму з криволінійними поверхнями.
Така форма трюмів і твіндеків дозволяє спростити розміщення вантажів, також полегшити обчислення моментів щодо основної площини і мідель-шпангоуту.
У пропонованій роботі розглядається розподіл вантажів у відсіку судна (твіндеку і трюмі) без розрахунку кількості необхідної сепарації і засобів кріплення (для цього потрібна окрема робота). Обсяг і маса необхідної сепарації і засобів кріплення враховуються окремим шляхом.
завдання:
Дано: вантажний відсік - трюм і твіндек.
розміри: твіндек - 21,4 х 22,3 х 3,7 (м)
місткість - 1755 м3 розподілене навантаження 1250 т.
Допустиме навантаження на палубу 4.5 т/м2
Плечі ЦТ твіндека - від міделю 9,35 м. Від кіля 9,6 м.
розміри: трюм - 21,3 х 19,4 х 6,4 (m)
місткість - 2900 куб. м, розподілене навантаження 1870 т.
Допустиме навантаження на настил подвійного дна 9 т/м2
Плечі ЦТ трюму - від міделю 9,35 м. Від кіля 4,8 м.
Обов'язкові вантажі: Устаткування в ящиках на піддонах 80т., довжина та ширина різні, висота 1,4 м. УПО (U) = 3,2 м3/т
Факультативні вантажі:
Алюміній - пакети 0,6х0,6х0,55 м 0,283 т УПО (U) = 0.70 м3/т.
Борошно - пакети 1,2х0,63х1,1 м 0,46 т - УПО (U) = 1,8 м3/т.
Бавовна - кіпи 0,9х0,6х0,50 м 0,1 т УПО (U) = 2.7 м3/т
Визначити: кількість кожного вантажу з урахуванням повного використання вантажопідйомності і вантажомісткості вантажного відсіку;
суму моментів вантажів щодо міделя і кіля (основної площини);
маса вантажу в відсіку може відрізнятися від розподіленої маси не більше ніж на 10%.
Рішення:
Заповнюємо таблицю 1.
Несумісними є тільки борошно і бавовна, так як вимагають різних режимів вентиляції.
Таблиця 1 Транспортні характеристики вантажів
| Наіменування. вантажу | Тара | Розміри (мм) и вага (кг) | | Допустима висота штабелю | УПО м3/т. | |||||
| Довжи-на | Ширина | Висота | Вага кг | |||||||
| устаткуван. | ящики | різні, висота 1,5 метра | різна | 2 яруса | 3,20 | |||||
| борошно | мішки у пакеті | 1200 | 630 | 1100 | 460 | 4 пакета | 1,80 | |||
| бавовна | кіпи | 900 | 600 | 500 | 100 | Не обмежена | 2,70 | |||
| алюміний | пакети | 600 | 600 | 550 | 283 | Не обмежена | 0,70 | |||
Під кожен пакет алюмінію на палубу необхідно помістити 2 дерев'яних бруска перетином 50 х 50 мм. Порожнечі в рядах заповнюють сепарацією: дерев'яними брусками і клітинами. Якщо поверх алюмінію потрібно розташувати інший вантаж, то поверх штабеля влаштовується покриття з дюймових дощок, відстань між дошками 10 -12 см. Товщина перекриття 50 мм.
Штабеля борошна і бавовни відокремлюють від металевих поверхонь папером. Поверх штабелів повинен залишатися прошарок для забезпечення вентиляції, самі штабеля накривають 2-3 шарами крафт-паперу або пластиковою плівкою для збереження від крапаючого конденсату.
Складаємо таблицю для зручності подальших розрахунків. Заповнюємо колонки 1 і 2.
Таблиця 2. Розподіл партій вантажу
| Вантажне приміщення | Wвнт, м3 Qрзп, т. | Вантаж, вага, т. | Вантаж, вага, т. | Вантаж, вага, т. | Кількість вантажу | Відхилення ваги | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
| Твіндек | 1755 м3 1250 т, | Борошно 539 | Алюміній 693 | | 1232 т | -18 т | |
| Трюм | 2990 м3 1870 т. | Устаткуван. 80 | Бавовна 316 | Алюміній 1491 | 1887 т | +17 т | |
| Всього по відсіку 3120 т. | 3119 | - 1 т | |||||
Аналізуючи обсяги вантажних партій і приміщень, робимо розподіл вантажів. Вантажимо в твіндек борошно і алюміній, а в трюм устаткування, бавовну та алюміній.
Висота 1 шару алюмінію (з сепарацією) складає 0,60 м. Визначаємо число пакетів в одному шарі. Довжина та ширина пакета 0,6 м. У довжину поміщається 21,4 / 0,6 = 35,66 пачки. Приймаємо 34 пачки, з огляду на можливість нещільного укладання.
В ширину поміщається 22,3/0,6 = 37,16 пакета. Приймаємо 36 пакетів. Разом в шарі алюмінію міститься 34 х 36 = 1 224 пакетів вагою 1 224 х 0,283 = 346,4 т.
Плануємо мати в твіндеку 2 шари алюмінію, висотою 1,2 м. вагою 346,4 x 2 = 693т. Заносимо в колонку 4 вагу алюмінію.
Залишок висоти твіндека (включаючи товщину покриття між алюмінієм та борошном 0,05 м) 3,7 – 1,2 - 0,05 = 2,45 м. У ньому поміщуються 2 шари пакетів борошна, висотою 2,20 м, залишається 0,25 м прошарок до бімсів для забезпечення вентиляції.
Визначаємо число пакетів в одному шарі. Робимо це у скороченій формі. У довжину 21,4 / 1,84 = 11,63 пакета. Приймаємо 11. В ширину 22,3/1,36 = 16,4 пакета. Приймаємо 16. Разом 11 х 16 = 176 пакетів вагою 176 х 1,53 = 269,3 т. У двох шарах 539 т
Перевіряємо навантаження на палубу твіндека по формулі: Р = Σhван/УПОван. = 1,20/0,70 + 2,20/1,8 = 2,93т/м2.= 2,93 т/м2, що менше допустимого.
Заповнюємо таблицю 2 по твіндеку. Нами розподілені вантажі з повним використанням вантажомісткості, не використано 18 тн вантажопідйомності. Записуємо результат завантаження по твіндеку зверху донизу:
Борошно 539 т 2,2 0,25 (верхній шар, вага, висота шару, прошарку)
Алюміній 693т 1,2 0,05 (нижній шар, вага, висота шару, сепарації)
Завантажуємо трюм. У нижню частину вантажимо алюміній.
Визначаємо число пакетів в одному шарі. У довжину 21,3/0,6 = 35,5. Приймаємо 34. В ширину 19,4/0,6 = 32,33 пакета. Приймаємо 31. Разом 34 х 31 = 1054 пакетів вагою 1054 х 0,283 = 298,3 т.
Плануємо покласти 4 шару алюмінію. Висота 4х шарів складає 4 х 0,6 + 0,05 = 2,45 м. Для бавовни залишається 6,4 - 2,45 = 3,95 м, що дозволяє завантажити 7 шарів бавовни, при цьому залишається 0,45 м. висоти для вентиляції. Обладнання можна завантажити 2 шари висотою 2,8 метри і залишається 1,15 м. невикористаної висоти.
Якщо ж вантажимо 5 шарів алюмінію, то залишок для бавовни буде 3,95 - 0,6 = 3,35 (6 шарів, висота 3 м) і прошарок 0,35 метра. Для двох шарів обладнання прошарок 0,55 м., що значно краще.
Робимо розрахунок для 5 шарів алюмінію. Їх вага 5 х 298,3 = 1491 т. 1
У верхньому шарі поміщаємо бавовну і устаткування об’єм якого 80 х 3,2 = 256 м3.
Визначаємо довжину штабеля обладнання висотою в 2 шари.
Vвт 256
lшт = -------------= ---------------- = 4,7 м.
hвт · Впрм 2,8 · 19,4
Де Vвт – об’єм партії вантажу;
Впрм - ширина приміщення;
hвт – висота штабелю вантажу.
Отриману довжину штабеля устаткування 4,7 метра збільшуємо на 0,5 метра, що складе 5,2 м на можливі порожнечі через різні розміри ящиків, також необхідність сепарації між обладнанням і бавовною.
Відповідно довжина штабеля бавовни з запасом 0,3 м складе 21,3 – 5,2 - 0,3 = 15,8 м. Визначаємо число кип бавовни в одному шарі. В довжину 15,8 / 0,90 = 17,6. Приймаємо 17. По ширині 19,4 / 0,60 = 32,3. Приймаємо 31. Разом 17 х 31 = 527 кип вагою 0,100 х 527 = 52,7 т. Вага 6 шарів 6 х 52,7 = 316 т.
Розраховуємо навантаження на настил подвійного дна. Більше навантаження буде під бавовною, в кормовій частині Р = Σhвт/УПОвт = 3/2,7 + 2,25/0,70 = 4,3 т/м2 що менше гранично допустимого.
Заповнюємо таблицю по трюму. Маса вантажу в трюмі 1887 тон. Нами розподілений вантаж з повним використанням вантажомісткості. Всього по відсіку не використано 31 т., що становить 1% від розподіленої нагрузки, що в межах допустимого.
Записуємо результат завантаження трюму зверху донизу:
Бавовна 316т 3 0,35 довж. штабелю 15,8м
Устаткування 80т 2,8 0,55 довж. штабелю 5,2м
Алюміній 1491т 3 0,05
Для розрахунку моментів партій вантажу щодо основної площини (кіля) і міделю необхідно визначити плечі. Так як в твіндеку вантажі розташовані шарами, то плечі щодо міделю будуть табличними. Плечі щодо кіля необхідно розрахувати.
Плечі щодо кіля обчислюємо, враховуючи висоту шару вантажу за такими формулами:
а) відстань ЦТ вантажу від кіля для нижнього шару вантажу
Zцв.вт = Zцв.пр - hпрм / 2 + hшр.вт / 2 + hсеп
де: Zцв.пр - плече центра ваги (ЦВ) приміщення - із завдання;
hпрм - висота приміщення - із завдання;
hшр.вт - висота шару вантажу – розраховано раніше;
hсеп - висота сепарації під шаром алюмінію - розраховано раніше.
Приклад: розрахунок для партії алюмінія в твіндеку.
Zцт.гр = 9,6 - 3,7/2 + 1,2/2 + 0,05 = 8,4 м
в) відстань ЦТ вантажу від кіля для верхнього шару вантажу
Zцт.вт = Zцв.прм + hпрм / 2 - hшр.вт / 2 - hпр
де: Zцв.пр - плече центра ваги (ЦВ) приміщення - із завдання;
hпрм - висота приміщення - із завдання;
hшр.вт - висота шару вантажу – розраховано раніше;
hпр - висота проміжку між верхом штабеля і бімсами -
розраховано раніше.
Приклад: розрахунок для партії обладнання в трюмі.
Zцв.вт = 4,8 + 6,4/2 – 2,8/2 - 0,55 = 6,05 м
Якщо є 3 шари вантажу, то плече середньої партії вантажу розраховується як середнє між плечима верхнього і нижнього шару.
. Ці розрахунки доцільно робити в табличній формі, використовуючи програму EXEL
Таблиця 3 Розрахунок координати Z ЦВ вантажів
| Вантажне. приміщ. | Вантаж | Висота приміщ | Висота шару | відстань. ЦВ прим від кіля. | Сепарація/ проміжок | Відст ЦВ вант. від кіля |
| твіндек | борошно | 3,7 | 2,2 | 9,6 | 0,25 | 10,1 |
| | алюміній | 3,7 | 1,2 | 9,6 | 0,05 | 8,4 |
| трюм | бавовна | 6,4 | 3 | 4,8 | 0,35 | 6,15 |
| | устаткування | 6,4 | 2,8 | 4,8 | 0,55 | 6,05 |
| | алюміній | 6,4 | 3 | 4,8 | 0,05 | 3,15 |
Для приміщень, де вантаж розміщений штабелями, плечі щодо міделю розраховуються за формулами:
а) відстань ЦВ носового штабеля вантажу від міделю
Хцв.вт = Хцв.пр - lпрм / 2 + lшт.вт / 2
де: Хцт.прм - плече центра ваги (ЦВ) приміщення - із завдання;
lпрм - довжина приміщення - із завдання;
lшт.вт – довжина штабелю вантажу – розраховано раніше;
б) відстань ЦВ кормового штабеля вантажу від міделя
Хцв.вт = Хцв.пр + lпрм / 2 - lшт.вт / 2
Таблиця 4. Розрахунок координати Х ЦВ вантажів
| Вантажне приміщ. | Довжина приміщ. | Вантаж | Довжина штабелю | Відст. ЦВ прим. від миделю | ЦВ вантажу від миделю |
| трюм | 19,4 | бавовна | 15,8 | 9,35 | 7,55 |
| трюм | 19,4 | обладнан | 5,2 | 9,35 | 16,45 |
У даній роботі розрахунок кількості сепарації - деревини, паперу, цвяхів не виконується.
Об’єм сепарації враховуються при розрахунку висоти шарів вантажу, сепарації та проміжку над штабелем вантажу. Для обліку сепарації приймаємо її вагу в розмірі для алюмінію 0,3%, для бавовни, обладнання та борошна 0,5% від ваги.
Для отримання ваги партії вантажу з сепарацією множимо вагу вантажу на 1,003 для алюмінію, і на 1,005 для інших вантажів. Округляємо отримані значення до цілих тонн. Відповідно отримуємо:
для твіндека: алюміній 693 x 1,003 = 695 т
борошно 547 x 1,005 = 550 т
для трюму: алюміній 1491 x 1,003 = 1495 т
бавовна 316 х 1,005 = 317 т
устаткування 80 х 1,005 = 80 т
Розрахунок моментів робимо у формі таблиці.
Таблиця 5 Моменти партій вантажу.
| Наіменув прим. | Наімен. вантажу | Маса вантажу | Плечо х | Плечо Z | Момент х | Момент Z |
| твіндек | борошно | 550 | 9,35 | 10,1 | 5142,5 | 5555 |
| | алюміній | 695 | 9,35 | 8,4 | 6498,25 | 5838 |
| трюм | бавовна | 317 | 6,6 | 6,15 | 2092,2 | 1949,55 |
| | обладнан | 80 | 17,4 | 6,15 | 1392 | 492 |
| | алюміній | 1495 | 9,35 | 3,15 | 13978,3 | 4709,25 |
| Разом | | 3137 | | | 29103,2 | 18543,8 |
Нами проведено розподіл вантажів у відсіку (твіндек і трюм) з урахуванням їх сумісності. При цьому повністю використана вантажомісткість відсіку. Також дотримана загальна (відхилення від розподіленої маси відсіку не перевищує 10%) і місцева міцність. Розраховані моменти партій вантажу щодо основної площини і мідель-шпангоуту.
Варіанти виконання робіт
Загрузка грузового отсека Вар. 28
Дано: грузовой отсек – трюм и твиндек.
размеры: твиндек – 20,8 х 22,1 х 3,7 (m)
вместимость – 1701 куб. м, распределенная нагрузка 1225 т.
Допустимая нагрузка на палубу – 4.5 т/м2
Плечи ЦТ твиндека – от миделя -11.85 м. от киля 10,2 м.
размеры: трюм – 20,7 х 19,2 х 6,4 (m)
вместимость – 2545 куб. м, распределенная нагрузка 1870 т.
Допустимая нагрузка на настил двойного дна 9 т/м2
Плечи ЦТ трюма – от миделя -11,85 м. от киля 4,8 м.
Обязательный груз: Оборудование 80т., УПО = 3,2м3/т
Факультативные грузы:
Каучук . кипы 0,5х0,5х0,4 м 0,050 т. УПО 2,0 м3/т.
Мешки–кипы в пакете 1,8х1,3х1,6 м 1,6 т. УПО 2.4 м3/т
Медь - пакеты 0,7х0,7х0,45 м 1,3 т УПО 0.35 м3/т.
Определить: количество каждого груза с учетом полного использования
грузоподъемности и грузовместимости грузового отсека;
Сумму моментов грузов относительно миделя и киля;
Масса груза в отсеке может отличаться от распределенной массы не более чем на 10%